Ich habe eine Frage zu PLLs. Das Ziel der PLL ist es, zwei Signale mit den gleichen Frequenzen zu erhalten (soweit ich weiß, kann es zu Phasenverschiebungen kommen). Warum verwenden Sie in diesem Fall einen Phasendetektor, um Phasen zu vergleichen, und NICHT nur, um Frequenzen zu vergleichen?
Danke
Antworten:
In den meisten Fällen können Sie am besten feststellen, ob die Frequenz der Rückkopplungswellenform genau mit der Frequenz der Referenzwellenform übereinstimmt, indem Sie beobachten, ob die beiden Wellenformen eine feste Phasenbeziehung beibehalten. Wenn die Frequenz der Rückkopplungswellenform geringfügig höher als die der Referenzwelle ist, wird ihre Phase derjenigen der Referenzwellenform mit jedem Zyklus um einen zunehmenden Betrag vorauseilen. Wenn seine Frequenz niedriger als die Referenz ist, verzögert sich seine Phase in jedem Zyklus. Wenn die Referenzwellenform einigermaßen stabil ist, führt der Versuch, eine Phasenverriegelung aufrechtzuerhalten, zu einer sehr stabilen Frequenzverriegelung.
Es gibt Zeiten, in denen die Aufrechterhaltung einer Phasenverriegelung schwierig oder kontraproduktiv ist, z. B. wenn eine stabile Frequenz erzeugt werden muss, deren langfristiger Durchschnitt dem einer "Warbling" -Referenz entspricht. In diesem Fall wäre die Tatsache, dass ein Frequenzregelkreis die Referenzfrequenz nicht so genau verfolgen würde wie ein Phasenregelkreis, kein Nachteil, da der gesamte Zweck des Regelkreises in diesem Fall darin bestehen würde, das Verwirbeln zu vermeiden in der Referenz an den Ausgang übergeben. Im Allgemeinen ist jedoch das engere Ansprechen von Phasenregelkreisen dem engeren Ansprechen von Frequenzregelkreisen vorzuziehen.
Aus theoretischer Sicht ist die Frequenz die zeitliche Ableitung der Phase. Gleichermaßen ist Phase das Zeitintegral der Frequenz. Wenn also ein Phasendetektor verwendet wird, um die Frequenz über einen VCO zu steuern , erfolgt eine Integration um die Schleife herum. Oder grob gesagt einen Tiefpass-Filtereffekt.
Wie Superkatze hervorhebt, ist der gewonnene Vorteil die Zurückweisung von "Warbling" oder sogar Störungen in der Referenz.
Vor vielen Jahren habe ich mit einer frisch geprägten BIENE eine PLL verwendet, um ein Problem zu lösen, bei dem Störungen auf der Rückwanduhr, beispielsweise durch Hot-Plugging-Karten (dies war ein digitaler Loop-Träger), eine besonders empfindliche Karte verursachten "Auflegen", um einen aktiven Anruf zu beenden. Die PLL lehnte die Störungen ab und erzeugte einen stabilen Takt für die Leitungskarte, der im Durchschnitt an den Takt der Rückwandplatine gekoppelt war.
Ich denke, der Hauptgrund ist, dass die Phase in nahezu Null-Zeit augenblicklich gemessen werden kann, während die Frequenz wie bei Phasendetektoren des Typs II, die in viele PLL-Bibliotheken und PLL-Chips eingebaut sind, mindestens einen Taktzyklus erfordert. und wenn Daten verwendet werden, ist die Frequenz des Signals möglicherweise nicht einfach zu extrahieren. Auch das Vorhandensein von Störungen verursacht Fehler.
Die Realität ist, dass die F-Erkennung aufgrund des Fehlens einer positiven Rückkopplung eine schnellere Erfassungszeit ergibt, wenn ein Zyklus überspringt, um eine positive Rückkopplung für Phasendetektoren des Typs I wie exklusive ODER-Gatter oder Dioden- oder Transistor-Multiplikator-Phasenmischer zu erhalten. Diese sind jedoch immuner gegen Störungen und ignorieren falsche Übergänge.
Flankensensitive Detektoren, sei es die Phasen- oder Zykluszahl oder die Frequenzerkennung, sind nicht immun gegen Störungen und nicht gut für rauschbehaftete Eingangssignale geeignet. Sie sind jedoch sehr nützlich für die PLL-Frequenzskalierung mit Eingangsfrequenzfehlern im weiten Bereich für die Taktsynthese bei analogen oder Typ I-Phasendetektoren Schwieriger im weiten Erfassungsbereich ohne Erhöhung der Bandbreite und Verstärkung der Schleife.
Meine Lieblings-PLL war das Erfassen von verrauschten Daten auf einem Fernsehgerät. Unbenutztes vertikales Austastintervall (VBI) Die Daten waren einfache 4 MBit / s NRZ für eine Datenzeile pro Feld. oder 1 / 120stel Sekunde für NTSC. Der VCXO wurde in ein Sägezahnsignal umgewandelt und die Daten wurden analog übertragen, wo Rauschen vorhanden sein könnte. Die Daten wurden gefiltert, um den Kosinus zu erhöhen, um ISI zu eliminieren, und differenziert, um One-Shot-Impulse zu erzeugen, die die Phase des Sägezahnsignals abtasten und dann bis zum nächsten Bitübergang halten würden. Es war stabil genug, um von Feld zu Feld synchron zu bleiben, konnte jedoch den Phasenfehler innerhalb von 1% korrigieren. Wir haben damit in den frühen 80er Jahren zyklisch ausführbare Spiele für TRS-80 VIC-20 gesendet, sodass es sich anscheinend um ein Zwei-Wege-Modem handelte, das nur als Server fungierte, der alle Spiele zur schnellen Auswahl sendete (damals kleine Dateien).
Das Phasendetektorsignal unter Verwendung der S & H-Schaltung erzeugt immer ein Fehlersignal, das das Duplikat des abgetasteten Signals ist ... in meinem Fall ein scharfes Sägezahnsignal. Bei Null Phasenfehler. Die Datenränder reihen sich in die Mitte des Sägezahns.
Aus mathematischer Sicht vergleichen Phasendetektoren nicht die Phasen von Signalen. Üblicherweise erzeugen Phasendetektoren nichtlineare Funktionen (z. B. Sinus, Sägezahn, Impulsbündel), die in gewisser Näherung nur von der Phasendifferenz zwischen zwei Signalen abhängen. Die komplizierte nichtlineare Dynamik des Lochsystems (VCO + Phasendetektor + Filter) zwingt den Phasenregelkreis, die Frequenz des VCO mit der Eingangsfrequenz zu synchronisieren. Verschiedene Modifikationen von PLLs werden verwendet, um die Leistungseigenschaften zu verbessern ( Hold-In-, Pull-In- und Lock-In-Bereiche von PLL-basierten Schaltungen: strenge mathematische Definitionen und Einschränkungen der klassischen Theorie.), um Frequenzen schneller und robuster zu synchronisieren. Einer der beliebtesten Phasendetektoren ist der Phasenfrequenzdetektor (PFD), mit dem die Frequenzdifferenz der Signale zur Verbesserung dieser Eigenschaften genutzt werden kann. Einen guten mathematischen Überblick über analoge PLL-Modelle bietet die Phase-Locked-Loop-Methode: Nichtlineare Modelle und Einschränkungen der klassischen Theorie