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8/17/2019 Manual Ele
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Diseño de Circuitos y Sistemas Electrónicos
PLL (Phase Locked Loop)
Diseño de Circuitos y Sistemas Electrónicos
Vicente Baena Lecuyer Grupo de Ingeniería Electrónica
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Diseño de Circuitos y Sistemas Electrónicos
Índice
IntroducciónModelo lineal
PLL de primer ordenPLL de segundo orden
Detectores de faseEjemplos
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Diseño de Circuitos y Sistemas Electrónicos
Introducción
El PLL es un bloque fundamental en cualquier sistema decomunicación
Aplicaciones:Sintetizador de frecuenciasDemodulador Sincronización de frecuenciaSincronización en fase
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Modelo lineal
VCODETECTORDE FASE
FILTRO
El detector de fase genera una señal proporcional a la diferencia de faseentre sus dos entradas: “error de fase”El filtro, normalmente un filtro paso bajo, limpia el “error de fase” de ruido einterferenciasEl VCO genera una señal con una frecuencia proporcional a su tensión deentrada
Si existe error de fase el VCO aumentará/disminuirá su frecuencia paratratar de corregirlo
En régimen permanente, si el bucle está bien diseñado, la señal generadapor el VCO tendrá un desfase constante con respecto a la entrada
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ttt
t
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Modelo lineal
Representación:
El VCO puede representarse como un integrador H(s) representa el filtro y cualquier elemento que pueda estar dentrodel bucle (por ejemplo un amplificador)Dependiendo de H(s) el sistema puede ser de primer o segundoorden
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VCOKo/s
H(s)i e o
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PLL de primer orden
H(s) es simplemente una ganancia K D
La función de transferencia esy
Si suponemos un cambio de fase a la entrada:
El error en régimen permanente es:
El sistema es capaz de seguir cualquier cambio de fase
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VCOKo/sKDi
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PLL de primer orden
Si suponemos un cambio de frecuencia a la entrada:
El error en régimen permanente es:
El sistema NO es capaz de corregir totalmente los cambios defrecuencia
Cuanto mayor es el ancho de banda (KOK
D) del sistema, menor es
el error en régimen permanenteCuanto mayor es el ancho de banda mayor es la sensibilidad alruido
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PLL de segundo orden
Para una H(s) más compleja como
La función de transferencia es
La constante de amortiguamiento y la frecuencia natural son:
Puede comprobarse que para un cambio en la fase o en lafrecuencia :
El sistema es capaz de seguir cualquier cambio de fase o frecuencia
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VCOKo/sH(s)i
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Detectores de fase
Multiplicador analógico
Si sólo nos quedamos con el término de continua
La salida, el error de fase, es cero cuando es /2Detector en cuadratura
La ganancia del detector es:K D es nula cuando es cero y máxima cuando es /2
Cuando el desfase entre las señales de entrada es cero el detector defase es muy poco sensibleLa ganancia es máxima cuando es /2
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B·cos( t+ )
A·cos( t) A·B [cos( )-cos(2 t+ )]2
)cos(2
ABV
o
)sin(2
AB
d
dV K o
D
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Detectores de fase
Multiplicación por conmutación
Desarrollando en serie de Fourier, el término de continua es:
La salida, el error de fase, es cero cuando es /2Detector en cuadratura
K D es nula cuando es cero y máxima cuando es /2Cuando el desfase entre las señales de entrada es cero el detector defase es muy poco sensibleLa ganancia es máxima cuando es /2
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B·sign[cos( t+ )]
A·cos( t) A·B·cos( t)·sign[cos( t+ )]
)cos(2 AB
V o )sin(
2 AB
d
dV K o
Dy
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Detectores de fase
Puerta XORSi integramos la salida C:
Restándole el nivel medio (VDD/2) el detector esun detector en cuadratura:
el error es nulo cuando es /2
Su ganancia es:
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B
A
C
DD D
V K
A
B
C
A
B
C
VDD
/2
Integral de la salida C