Praktikum

PLL 2. Ordnung

PLL 2. Ordnung

Design Aufgabe:

Takterzeugung so, dass genau N = 512 Samples pro Pulsperiode entstehen

200…400 Hz Rep. freq.

Pulse Trigger

Sampling Clock

PLL 2. Ordnung

V/rad V/V

rad/rad

KF(s)KPD

KDIV

Pulse Trigger

Pulse Trigger

sV

srad

s1KVCO

DIV

REF

REF

DIV

H(s) = DIV/REF

Units:

Transfers:

Closed Loop

4

Loop Filter LF: PLL 2. Ordnung

Note: Negative sign in KF : PD input exchange

ii

1

Zeitkonstanten:

)+s(+1s+1)s(K

21

2F

1

2aF s+1

s+1K)s(K

1

2aF s

s+1K)s(K

Einfachster PLL IC 2. Ordnung

MC14046 / CD 4046 / HEF 4046 / MM74HC4046 … Family

Design PLL 2. Ordnung

))(s1()s1(

s1KKK)s(K

sKKK)s(V

21

2VCODIVPDF

VCODIVPDS

)VV(s)ff(2

sK (s)T

lowhigh

lowhighVCOVCO

N1K)s(T DIVDIV

4VVK)s(T SSDD

PDPD

)+s(+1s+1)s(K

21

2F

H(s) = DIV/REF

f1

f1

TVCOTLF

VS

PLL Daumenregel

• Wahl der Loop Bandbreite: f3 festlegen *

• Wahl von 2: Knickfrequenz f2 um einen Faktor 2 - 5 tiefer als f3 ansetzen • Erreichte Phasenmarge ist so auf der guten Seite (i.A. bei 5 am grössten)

• 1 Berechnung: Bedingung muss erfüllt sein

• Loop Filter: C wählen, R1, R2 aus 1 und 2 berechnen 7

Design PLL 2. Ordnung

f1

f1

1)f2js(V 3S

PLL 2. Ordnung

Examples:

Case A f3 = 2 Hz Daumenregel: Faktor 4Case B f3 = 10 Hz Daumenregel: Faktor 2Case C f3 = 1 Hz LF ohne Lead AnteilCase D f3 = 2 Hz Daumenregel: Faktor 4 3rd Order f4 = 5 Hz

VDD = 10 V, C = 3.3 uF

f1

f1

TVCOTLF

VS

case:

f3 = 2 Hz

Faktor 4

i 2 20000

wii

20

Ti880000.8

512

1 j 1 wi 0.0950 3.3

j wi 1 j wi

1.1 3.3 Motorola, 10 V,

Reserve 4 , BW 2 Hz

phi360

2 atan

Im Ti

Re Ti

180 T10 106.193 82.259i

ph10 142.238

closed loop Marge

Hi

Ti

1 Ti

Vs_margei phi 180 fiwi

2 Vsi Ti

0.01 0.1 1 10 10040

30

20

10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

20 log Vsi

Vs_margei

20 log Hi

fi

2fR

f

case:

f3 = 10 Hz

Faktor 2

i 2 20000

wii

20

Ti72000512

1 j 1 wi 0.0095 3.3

j wi 1 1 j wi

0.024 3.3

phi360

2 atan

Im Ti

Re Ti

180 T10 6.718 280.984i

ph10 91.37

closed loop Marge

Hi

Ti

1 Ti

Vsphase i phi 180 fiwi

2 Vsi Ti

0.01 0.1 1 10 10040

30

20

10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

20 log Vsi

Vsphasei

20 log Hi

fi

2fR

f

case:

f3 = 1 Hz

no lead in filter

i 10 50000

wii

100

Ti90000512

1 j 1 wi 0.00 6

j wi 1 1 j wi

0.66 6

phi360

2 atan

Im Ti

Re Ti

0 Vsi Ti

Vsphase i phi fiwi

2

Hi

Ti

1 Ti

0.01 0.1 1 10 10040

30

20

10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

20 log Vsi

Vsphasei

20 log Hi

fi

2fR

f

i 2 20000

wii

20

Ti72000512

1 j 1 wi 0.0470 6.8

j wi 1 1 j wi

0.62 6.8 1 j wi 0.0047 6.8

phi360

2 atan

Im Ti

Re Ti

180 T10 101.733 67.444i

ph10 146.458

closed loop Marge

Hi

Ti

1 Ti

Vsphase i phi 180 fiwi

2 Vsi Ti

0.01 0.1 1 10 10060

50

40

30

20

10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

20 log Vsi

Vsphasei

20 log Hi

fi

case:

f3 = 2 Hz

Faktor 4

2fR

f