Varauspumppu-PLL. Taulukko 1: ulostulot sisääntulojen funktiona

Samankaltaiset tiedostot
Lukittuminen. Suljettu silmukka

Multivibraattorit. Bistabiili multivibraattori:

LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta.

Flash AD-muunnin. Ominaisuudet. +nopea -> voidaan käyttää korkeataajuuksisen signaalin muuntamiseen (GHz) +yksinkertainen

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti

Vahvistimet. A-luokka. AB-luokka

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)

6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin Näytteenotto analogisesta signaalista DA-muuntimet 4

ELEKTRONISET TOIMINNOT

HF-radiolähetin Opinnäytetyö Juho Horttana Elektroniikan koulutusohjelma

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Radioamatöörikurssi 2015

Radioamatöörikurssi 2013

Radioamatöörikurssi 2016

Radioamatöörikurssi 2017

Lähettimet ja vastaanottimet

Radioamatöörikurssi 2014

Successive approximation AD-muunnin

A/D-muuntimia. Flash ADC

LOPPURAPORTTI Lämpötilahälytin Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I. Verkkojen taajuusriippuvuus: suo(dat)timet

Lähettimet ja vastaanottimet

Flash AD-muunnin. suurin kaistanleveys muista muuntimista (gigahertsejä) pieni resoluutio (max 8) kalliita

Lähettimet ja vastaanottimet. OH3NE:n radioamatöörikurssi

1 Vastaa seuraaviin. b) Taajuusvasteen

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

Supply jännite: Ei kuormaa Tuuletin Vastus Molemmat DC AC Taajuus/taajuudet

Pekka Pussinen OH8HBG - oulu.fi

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet

Suodattimet. Suodatintyypit: Bessel Chebyshev Elliptinen Butterworth. Suodattimet samalla asteluvulla (amplitudivaste)

Radioamatöörikurssi 2016

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

MICRO-CAP: in lisäominaisuuksia

Vcc. Vee. Von. Vip. Vop. Vin

Radioamatöörikurssi 2017

CC-ASTE. Kuva 1. Yksinkertainen CC-vahvistin, jossa virtavahvistus B + 1. Kuva 2. Yksinkertaisen CC-vahvistimen simulaatio

- Käyttäjä voi valita halutun sisääntulon signaalin asetusvalikosta (esim. 0 5V, 0 10 V tai 4 20 ma)

Yale Doorman -käyttöohje Sector Alarm -hälytysjärjestelmään yhdistetyn Yale Doorman -älylukon käyttöohje

Muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset

VIM RM1 VAL / SKC VIBRATION MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. VIM-RM1 FI.docx / BL 1(5)

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

Perusmittalaitteet 2. Yleismittari Taajuuslaskuri

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

4. kierros. 1. Lähipäivä

Spektri- ja signaalianalysaattorit

Signaalien datamuunnokset. Näytteenotto ja pito -piirit

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V Transistorin virtavahvistus Transistorin ominaiskayrasto Toimintasuora ja -piste 10

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

Telecrane F24 Käyttö-ohje

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö 1

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla

Vahvistimet. Käytetään kvantisointi alue mahdollisimman tehokkaasti Ei anneta signaalin leikkautua. Mittaustekniikka

HARJOITUSTYÖ: Mikropunnitus kvartsikideanturilla

IMPEDANSSIMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet

FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit

Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely)

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

EMC Säteilevä häiriö

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

Laitteita - Yleismittari

LABORATORIOTYÖ 1 MITTAUSVAHVISTIMET

Säätötekniikan ja signaalinkäsittelyn työkurssi

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Harjoitus 6: Simulink - Säätöteoria. Syksy Mat Sovelletun matematiikan tietokonetyöt 1

Kaba mini delta 5:11. - Ohjauskeskus valittavissa (DC-1 tai DC-3) vastaamaan eri asennusvaatimuksia.

Luento 7. LTI-järjestelmät

AV-muotojen migraatiotyöpaja - ääni. KDK-pitkäaikaissäilytys seminaari / Juha Lehtonen

MITTALAITTEIDEN OMINAISUUKSIA ja RAJOITUKSIA

HPM RM1 VAL / SKC HYDRAULIC PRESSURE MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. HPM-RM1 FI.docx / BL 1(5)

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla

LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN

Mediaanisuodattimet. Tähän asti käsitellyt suodattimet ovat olleet lineaarisia. Niille on tyypillistä, että. niiden ominaisuudet tunnetaan hyvin

OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia

VLT 6000 HVAC vakiopaineen säädössä ja paine-erosäädössä. (MBS 3000, 0-10V)

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

2. Sähköisiä perusmittauksia. Yleismittari.

Vahvistimet ja lineaaripiirit. Operaatiovahvistin

Perusmittalaitteet 3. Yleismittari. Mittaustekniikan perusteet / luento 5. Digitaalinen yleismittari. Digitaalinen yleismittari.

Jännitelähteet ja regulaattorit

LABORATORIOTYÖ 2 SPEKTRIANALYSAATTORI

Vaaka Emp-231C. Liittimet 7, 8 ja 9 ovat transistorilähdöt. 7=yhteinen miinus, 8=alas-pulssit, 9=ylöspulssit.

Digitaalitekniikka (piirit) Luku 14 Sivu 1 (16) Sekvenssipiirit. Kombinaatiopiiri. Tilarekisteri

Liitännät ja lisälaitteet

Signaalien datamuunnokset

- Käyttäjä voi valita halutun sisääntulon signaalin asetusvalikosta (esim. 0 5V, 0 10 V tai 4 20 ma)

Signaalit ja järjestelmät aika- ja taajuusalueissa

TVD-M2 TOUCHPOINT VIBRATION MONITOR KÄSIKIRJA

A / D - MUUNTIMET. 2 Bittimäärä 1. tai. A / D muunnin, A/D converter, ADC, ( Analog to Digital Converter )

Tiedonkeruu ja analysointi

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

SÄHKÖSUUNNITTELUOHJE ABLOY PULSE

Ongelma(t): Mistä loogisista lausekkeista ja niitä käytännössä toteuttavista loogisista piireistä olisi hyötyä tietojenkäsittelyssä ja tietokoneen

Signaalien datamuunnokset

Muuntajan toiminnasta löytyy tietoja tämän työohjeen teoriaselostuksen lisäksi esimerkiksi viitteistä [1] - [4].

Transkriptio:

Varauspumppu-PLL Vaihevertailija vertaa kelloreunoja aikatasossa. Jos sisääntulo A:n taajuus on korkeampi tai vaihe edellä verrattuna sisääntulo B:hen, ulostulo A on ylhäällä ja ulostulo B alhaalla ja päin vastoin. Taulukko 1: ulostulot sisääntulojen funktiona Nämä ulostulot ohjaavat varauspumppua, joka koostuu käytännössä kahdesta virtalähteestä joita kytketään vuorollaan ulostuloon. Varauspumppu syöttää virtaa pulssin Q A ajan ja nielee pulssin Q B ajan. Kuva 1: varauspumppu Kun varauspumpun lähtöön lisätään kondensaattori, saadaan aikaiseksi vaihe-erointegraattori, joka tasaa varauspumpulta tulevat pulssit tasaiseksi ohjausjännitteeksi. Tällä jännitteellä voidaan sitten ohjata oskillaattoria, josta saadaan kellosignaali takaisinkytkentään (yleensä taajuusjakajan kautta). Merkittävin etu varauspumpulla toteutetulla PLL:llä on erittäin matala referenssivuoto lukossa.

Vaihe-taajuusvertailija PFD (phase frequency detector) toimii taajuusvertailijana tulotaajuuksien ollessa eri suuruiset ja vaihevertailijana mikäli taajuudet ovat yhtä suuret. Toimiakseen vaihelukittuna silmukkana, PFD:n lähtö kytketään suodattimeen (esim. varauspumppu kondensaattorilla suodatettuna), jolla sitten ohjataan jänniteohjattua oskillaattoria. Kuva 2: PFD:n sisäinen toiminta PFD:n voi toteuttaa esimerkiksi kahdella RS-kiikulla ja yhdellä and-portilla. Kun Q A on alhaalla, sisääntulo A:n nouseva reuna nostaa Q A :n ja vastaavasti sisääntulo B:n nouseva reuna nollaa Q A :n. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että sisääntulo A:n taajuuden ollessa korkeampi, on Q A :n ylhäällä suuremman osan jaksosta, jolloin ohjausjännite ja sen myötä VCO:n taajuus nousee. Myös A:n ja B:n vaihe-eron ollessa alle puoli jaksoa tapahtuu sama ilmiö. Näissä tapauksissa Q B pysyy nollassa ja kerkeää ainoastaan resetoimaan Q A :n. Mikäli alkutilat ovat näissä tapauksissa päinvastaiset, on Q A puolestaan nolla ja Q B ylhäällä taajuus/vaihe-eroon verrattavan ajan, jolloin varauspumppu nielee virtaa ja sitä kautta laskee ohjausjännitettä ja edelleen VCO:n taajuutta. Etuna PFD:llä toteutetulla PLL:lla on käytännössä ääretön sieppausetäisyys.

Vaihelukittu silmukka Vaihelukittu silmukka on piiri, jonka ulostulosignaalin taajuus on sisääntulosignaalin tarkka kopio tai monikerta (vaihe on tällöin vakio). Kaikki vaihelukitut silmukat rakentuvat kuvan 1 mukaisesti. Piirin peruslohkot ovat vaihevertailija, alipäästösuodatin, vaihtotaajuinen oskillaattori ja takaisinkytkentä. Takaisinkytkentä sisältää usein myös taajuusjakajan. Kuva : Vaihelukittu silmukka Analogisen vaihelukitun silmukan toimintaperiaate on seuraavanlainen. Vaihevertailija vertailee nimensä mukaisesti referenssitaajuuden ja vaihtotaajuisen oskillaattorin vaihetta. Vaihevertailija antaa ulostulosta vaihe-eroon verrannollisen jännitteen, josta suodatetaan vertailussa syntyneet häiriötaajuudet pois. Vertailijan jännite ohjaa vaihtuvataajuista oskillaattoria, jonka taajuus kytkeytyy takaisin vaihevertailijaan. Vertailutaajuuksien ollessa erilaisia taajuuksien vaihe-ero muuttuu jatkuvasti ja vertailijan ulostulojännite muistuttaa siniaaltoa. Jos referenssisignaalin ja takaisinkytkentäsignaalin lukitus on mahdollinen, vaimenee siniaalto vähitellen, kunnes vaihevertailija antaa ainoastaan tasajännitettä. Tällöin vaihtotaajuinen oskillaattori on lukkiutunut taajuudelle f_o = f_ref/n.

Lukitsemiskeinoja Vaihevertailijoiden toimintatapa voidaan jakaa kahteen tyyppiin, joiden toiminta eroaa niin lukinnassa kuin ohjausjännitteessä. Tyypin 1 vertailijan ohjausjännite on suoraan suhteessa vaihe-eroon. Vaihe-ero muuttuu taajuuden mukana, ja lukitussa tilanteessa ohjausjännite on muuttumaton. Tyypin 1 vertailija ei lukitse vertailtavien signaalien vaiheita nollakulmaan, vaan lähdön vaihe-ero voi vaihdella lukitussa tilanteessa alueella 0-180. Vertailija voi olla digitaalinen tai analoginen. Esimerkki digitaalisesta tyypin 1 vaihevertailijasta on yksinkertainen XORportti, jonka toimintaperiaate on esitetty kuvassa 2. Kuva : tyypin 2 XOR- vaihevertailijan toiminta Tyypin 2 vertailijan antamaa ohjausjännitettä korjataan vaihe-eron ohjaamana, ja vaiheero pyritään pitämään 0. Ohjausjännitettä muutetaan vain kun on vaihe-eroa, joten vaihe-eron poistuessa ohjausjännite on muuttumaton. Koska ohjausjännite ei riipu suoraan vertailusignaalista, pysyy se lukitussa tilanteessa hyvin stabiilina: esimerkiksi digitaalinen vaihevertailija korjaa ohjausjännitettä korjauspulssilla, ja jos vaihe-eroa ei ole, ei ole myöskään korjauspulssia. Tästä johtuen oskillaattorin taajuus heiluu lukitussa tilanteessa vähemmän kuin tyypin 1 oskillaattoritaajuus. Tyypin 2 vertailijat ovat digitaalisia. Lukitsemisen varmistaminen Vaihelukitun silmukan toiminta riippuu kriittisesti lukituksen pysyvyydestä ja taajuusalueesta, jolla silmukka voi lukkiutua. Lukituksen pysyvyyttä kuvataan lukkoetäisyydellä, joka määrittää alueen, jossa lukkiutunut silmukka voi seurata referenssitaajuutta menettämättä lukkoa. Lukkoetäisyys määräytyy pääasiassa oskillaattorin taajuusalueesta. Taajuusaluetta, jolla signaali voi lukkiutua, kutsutaan sieppausetäisyydeksi. Sieppausetäisyys on usein pienempi kuin lukkoetäisyys ja riippuu esimerkiksi vaihevertailijasta.

Strategioita tietylle taajuudelle lukittumisen varmistamiseksi 1. Valitaan (tai suunnitellaan) VCO, jonka säätöalue on riittävän kapea. 2. Pyyhkäistään VCO:n ohjausjännitettä ja suljetaan silmukka, kun taajuus on oikea. 3. Silmukkasuodattimen kulmataajuus voidaan tehdä ohjelmoitavaksi, jolloin sieppausetäisyyttä kasvatetaan lukittumisen ajaksi. 4. Silmukkaan voidaan lisätä taajuusvertailija, jolloin PLL toimii kuten taajuuslukittu silmukka lukittumisprosessin alussa. Lähteet: http://www.sentex.ca/~mec1995/gadgets/pll/pll.html Elektroniikka II, luento 9 http://gallia.kajak.fi/opmateriaalit/yleinen/honhar/ma/ele_pll.pdf