PLL-Oszillator
detector
pass
Controlled
Oscillator
divider
controlled
countdown
Bild 1: Blockschaltbild PLL-Oszillator
comparator
pass
Controlled
Oscillator
divider
controlled
countdown
Bild 1: Blockschaltbild PLL-Oszillator
comparator
pass
Controlled
Oscillator
divider
controlled
countdown
Bild 1: Blockschaltbild PLL-Oszillator
PLL-Oszillator
Ein PLL-Oszillator ist eine Schaltung zur Erzeugung hochfrequenter Schwingungen mit Hilfe einer Phasenregelschleife (engl.: phase-locked loop).
In der Grundkonfiguration vergleicht eine Phasenregelschleife die Phase eines quarzstabilisierten Referenzsignals mit der Phase eines aus der Ausgangsfrequenz in den Frequenzbereich des Referenzsignals herunter geteilten Rückkoppelsignals. Aus diesem Phasenvergleich wird die Regelspannung für den spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) generiert.
Der einstellbare Frequenzbereich (oder auch Bandbreite der Regelschleife) ist ein wichtiger Parameter für das Einschwingverhalten und des Phasenrauschens. Je größer diese Bandbreite ist, desto schneller kann der PLL-Oszillator einschwingen. Aber je schmaler dieser Regelbereich ist, desto sauberer ist das Ausgangssignal. Als Kompromiss wird meist eine Bandbreite von 15% gewählt.
Quarz-Oszillator
Der Quarzoszillator schwingt meist auf einer Standardfrequenz im Bereich zwischen 10 und 100 MHz. Werden mehrere PLL-Oszillatoren genutzt (wie bei aktiven Phased-Array Antennen üblich), dann wird ein zentraler, hoch genauer Quarzoszillator verwendet, der sogar mit einem GPS- Zeitnormal synchronisiert sein kann.
Bild 2: Schaltung Phasenvergleicher
Phasendetektor
Der Phasendetektor besteht aus zwei D-Flipflops und mehreren NAND-Gattern. Die positiven Flanken der am Eingang anliegenden Frequenzen setzen das jeweilige Flipflop, am Q-Ausgang erscheint das am Dateneingang fest verdrahtete H-Potenzial. Wenn beide Flipflops gesetzt sind, schaltet das Gatter den Reset-Eingang auf Low und beide Flipflops warten auf die nächste positive Flanke. Bei Phasendifferenz entstehen für die Zeit der Phasenunterschiede Impulse. Ist die Frequenz zu hoch, dann schaltet das untere Flipflop früher als das obere, auf der unteren Ausgangsleitung erscheint ein längerer Impuls bevor beide Flipflops auf Null gesetzt werden. Ist die Frequenz zu niedrig, dann ist der Impuls auf der oberen Leitung länger als der kleine Spike auf der unteren Leitung. Durch eine externe Beschaltung mit Feldeffekttransistoren werden diese Impulse in Lade- oder Entladeströme für einen Kondensator umgewandelt. Ein positiver Strom (oberes Flipflop) erhöht und ein negativer Strom (unteres Flipflop) verringert die Abstimmspannung.
Tiefpass
Im Tiefpass enthaltene Kondensatoren glätten die Abstimmspannung und verringern den Einfluss der impulsartigen Stromspitzen.
Zählerschaltkreise
Die Zählerschaltungen ermöglichen, dass der VCO auf einer höheren Frequenz schwingen kann als die Referenzfrequenz. Bei binären Zählern kann das nur auf einem Vielfachen der Referenzfrequenz sein. Deshalb sollte diese Referenzfrequenz maximal gleich dem Kanalabstand sein wenn der PLL-Oszillator für Kommunikationszwecke eingesetzt wird.