Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PLL als Frequenzvervielfacher Schaltung aufbauen mit vorgegebenen Ic´s


von Harry (Gast)


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Aufgabe ist wie auf dem Bild sichtbar.

Ist ein Laborversuch und brauche Hilfe.

Dies ist mein 1. Beitrag

Viele Grüße
Harry

von HF Pfuscher (Gast)


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Harry schrieb:
> Ist ein Laborversuch und brauche Hilfe.

Ist eine Praktikums- oder Schulaufgabe oder ähnliches.

Harry schrieb:
> Dies ist mein 1. Beitrag

Das merkt man.

Hier wird dir bei Schulaufgaben (und so) ungern geholfen.
Hier gibt's nur Hilfe zur Selbsthilfe. Zeig erst mal was
du dir überlegt hast.

von Peter D. (peda)


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Die Bauteilauswahl klingt so antiquarisch und speziell, da werdet ihr 
bestimmt alle Teilbaugruppen schon durchgenommen haben. D.h. ihr müßt 
alles nur noch zusammen schalten.

Ein Fremder kann mit dieser Auswahl rein garnichts anfangen. Wozu bloß 4 
OPVs?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Für eine PLL braucht man einen Spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), 
einen umschaltbaren Frequenzteiler, eine Phasenvergleicher und ein 
analoges Tiefpassfilter.

Da die einzigen Frequenzteiler (4013 und 4040) nicht schaltbar sind, ist 
das Hauptproblem der Fragestellung, wie man das auf die fünf genannten 
Frequenzen per DIP-Schalter umstellen kann. Der 4040 müsste über Gatter 
auf Teilung durch 5,6,7,8,9 umzustellen sein, die Gatter führen zum 
Reseteingang des 4040. Leider sind auch nur vier EXOR-Gatter vorhanden, 
das ist etwas zu wenig. Mit den Dioden könnte man aber UND-Verknüpfungen 
für die fünf Frequenzen basteln.

Eines der vier EXOR-Gatter ist vermutlich als Phasenvergleicher gedacht, 
dazu müssen beide Rechtecke symmetrisches 50:50 Tastverhältnis haben. 
Dann wäre ein halber 4013 als letzte Teilerstufe gedacht.
Man könnte aber auch den ganzen 4013 als Phasenvergleicher schalten, 
dann braucht es kein symmetrisches Verhältnis.

: Bearbeitet durch User
von HF Pfuscher (Gast)


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Peter D. schrieb:
> Die Bauteilauswahl klingt so antiquarisch und speziell

Schon die Aufgabenstellung klingt komisch bzw verfehlt:

Ein Vervielfacher wird am Ende nicht dabei herauskommen, es
sei denn man filtert die Oberwellen aus einem Digital-IC
heraus. Das könnte mit Mühe und Not mit OP-Amp Filtern gelingen,
wird aber nicht die Absicht des Aufgabenstellers sein.

Also wird es nicht ein Vervielfacher sondern ein VCO der die
Zielfrequenz direkt erzeugt.

von HF Pfuscher (Gast)


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Christoph K. schrieb:
> Man könnte aber auch den ganzen 4013 als Phasenvergleicher schalten,

Natürlich macht man das mit D-Flipflops, alles andere ist Murks.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Mich wundert nur, dass für den Funktionsgenerator ein symmetrisches 
Tastverhältnis ausdrücklich angegeben ist. Soll der 555 als VCO 
arbeiten?

Mich erinnert das an Streichholzrätsel "durch Umlegen von zwei Hölzern 
soll die Gleichung stimmen" und dann muss man aus dem Pluszeichen ein 
Minus machen.

von Ralf (Gast)


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Der NE555 arbeitet als VCO. 4013 als Phasenvergleicher (besser wäre ein 
4046, darf aber nicht verwendet werden), und die XOR-Gatter als 
Frequenzverdoppler. Die OPVs regeln den 555 über die Transistoren nach.

Im Anhang eine Inspiration, allerdings mit komplett anderen Werten.

von HF Pfuscher (Gast)


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Ralf schrieb:
> Im Anhang eine Inspiration, allerdings mit komplett anderen Werten.

Das ist gut ;-)

Damit kann man den TO voll in den Dschungel schicken.

Interessant auch dass die Digital ICs als DIL-Gehäuse und
nicht als Funktionselemente dargestellt werden. So eine
Art Kopierschutz .... vermutlich .... oder?

von Ralf (Gast)


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HF Pfuscher schrieb:
> So eine
> Art Kopierschutz .... vermutlich .... oder?

Nein. Das vereinfacht die Herstellung eines Layouts.

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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HF Pfuscher schrieb:
> Harry schrieb:
>> Ist ein Laborversuch und brauche Hilfe.
>
> Ist eine Praktikums- oder Schulaufgabe oder ähnliches.

SS2017 = Sommersemester 2017

Vermutlich ein Student der nicht verstanden hat dass er nur was lernt 
wenn er seine Aufgaben selber macht. Akademische Integrität hat er, wie 
sein Täuschungsversuch hier zeigt, auch nicht richtig verstanden.

Mann kann nur hoffen, dass sein Professor googeln kann und bei "SS 2017: 
Phase-Locked Loop (PLL) als Frequenzvervielfacher" diesen Thread raus 
kommt.

von Stefan F. (Gast)


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@Harry
das ist schon eine ziemlich anspruchsvolle Aufgabe. Hab tihr die 
einzelnen Bauteile eventuell schon eingesetzt, um die erforderlichen 
Funktionseinheiten zu konstruieren? Wenn ja, dann musst du "nur" noch 
die bereits angewendeten Funktionseinheiten miteinander kombinieren.

So aus Null heraus mit diesen Bauteil etwas konstruieren ist nämlich 
schon eine ziemlich praxisferne Aufgabe. Denn selbst wenn ich dazu 
Bauteiler der 80er Jahre benutzen würde, würden es nicht ausgerechnet 
diese sein.

Warum zum Beispiel werden zwei unterschiedliche OP-Amps verwendet? Das 
hat doch sicher einen Hintergrund.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Typischer Schaltungsmurks der frühen 80er. Für DTL-Logik braucht man die 
Teilerausgänge auch invertiert, also gehen mindestens drei EXORs als 
Inverter verloren. Die Zahlen liegen aber so ungeschickt, dass man 4 Bit 
auswerten muss. Die Rückführung der beiden D-FF-Ausgänge auf den Reset 
des 4013 muss auch in DTL-Logik erfolgen. Um Glitches durch 
Gatterlaufzeiten glattzubügeln darf man noch ein paar Kondensatoren 
verteilen. Vielleicht kann man mit einem Exor die Auswertung auf 3 Bit 
reduzieren.

von Christian K. (Gast)


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Naja. 555 als VCO. Ein paar Abgriffe von Counter über die Dip-Schalter 
in entsprechende Logic. Niemand hat gesagt das nur ein Dip-Schalter pro 
Frequenz geschaltet wird. Ein Exor als digitaler Phasenvergleicher wie 
im 4046. Ein bischen Loopfilter-Bastelei mit einem Opamp. Sollte schon 
funktionieren. Ist aber eher Bastelei mit dem Kram aus den 80ern. Liegt 
wahrscheinlich auch am Alter der Profs. An einem 4046 lernt man 
mindestens genau so viel. Sowas in einem Nachmittag im Praktikum zu 
erwarten ist etwas viel. Wer hat so alten Kram plus Steckbrett zu Hause, 
das er das vorbereiten kann?

von Peter D. (peda)


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Christian K. schrieb:
> Ein Exor als digitaler Phasenvergleicher wie
> im 4046.

Ein EXOR ist nur für einen schmalen Frequenzbereich geeignet. Dürfte 
knapp werden bei 10/18kHz. Besser ist der Phase Detector II des 4046.

4046 Datenblatt:
"The XOR is more susceptible to locking onto harmonics of
the signal input than the digital phase detector II"

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Damit wir nicht nur herumtheoretisieren, hier mein unvollständiger 
Schaltungsvorschlag.

Eine echte McGyver-Aufgabe
mit 1x Taschenmesser, 1x Sicherheitsnadel und 1x Kaugummi mal kurz die 
Welt retten, natürlich so, dass Kinder beim Nachspielen sich nicht 
verletzen können.

Ich denke, so würde es funktionieren, die Umgebung des Loopfilters und 
der Umbau eines 555 in einen spannungsgesteuerten Oszillator fehlen 
noch.
ich sehe gerade, am linken DTL-Gatter fehlt der Pullup.

Wenn jemand am Eagle-Schaltplan weiterbasteln will, hier noch das .sch

: Bearbeitet durch User
von karadur (Gast)


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VCO könnte so gehen

von Stefan F. (Gast)


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Zum Schluss kommt die Auflösung: Der NE555 dienst nur als Schmitt 
Trigger für die Batterie-Leer Anzeige :-)

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Aha, eine gesteuerte Stromquelle, wenn ich richtig verstehe. Jetzt fehlt 
noch der Ausgang des Phasenvergleichers und das Loopfilter.
Harry fahr schon mal den Wagen vor.

von karadur (Gast)


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Sehe ich auch so, jetzt muss Harry mal ran.

von Gerd E. (robberknight)


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Christian K. schrieb:
> Ist aber eher Bastelei mit dem Kram aus den 80ern. Liegt
> wahrscheinlich auch am Alter der Profs. An einem 4046 lernt man
> mindestens genau so viel.

Würde ich nicht sagen. Natürlich würde man das heute in der Praxis nicht 
mit diesen Teilen aufbauen. Aber ich glaube darum geht es gar nicht.

Hier lernst Du, neben dem Aufbau einer einfachen PLL, auch wie analog 
digitale Logik-ICs sind. Außerdem vermutlich noch was Glitches sind, 
sich durch mehrere Datenblätter arbeiten und ein bischen Puzzeln.

Mit 4046 wäre das einfach nur Aufbauen nach Datenblatt.

> Sowas in einem Nachmittag im Praktikum zu
> erwarten ist etwas viel.

Ich vermute mal man bekommt vorher Zeit die Datenblätter durchzuarbeiten 
und sich eine Schaltung zu erarbeiten.

> Wer hat so alten Kram plus Steckbrett zu Hause,
> das er das vorbereiten kann?

Du kannst es auch ohne die Teile physisch zu haben simulieren. Sowas 
gleich zu lernen wäre für die Studenten sicher auch von Nutzen.

---

Was ich gut verstehen kann ist daß es Nutzern hier im Forum in den 
Fingern juckt das zu lösen.

Was ich gar nicht verstehen kann, ist daß es einen als Student nicht in 
den Fingern juckt sowas selbst zu lösen. Das ist doch ne hübsche Aufgabe 
und das auszupuzzeln macht Spaß. Warum studiert man E-Technik (oder was 
verwandtes) wenn einem sowas keinen Spaß macht?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Ein Verbesserungsvorschlag zu meiner Schaltung:

Die vier bisher mit VDD verbundenen Exor-Eingänge werden mit vier 
Dip-Schaltern und vier pullup-Widerständen verbunden. Damit werden die 
Exors  zu umschaltbaren Invertern/nicht invertierenden Buffern. So 
lassen sich 16 verschiedene Teiler einstellen, und man braucht nur noch 
ein DTL-Gatter am Ausgang, also vier Dioden plus pullup-R.

Ob die restlichen drei Schalter noch sinnvoll einsetzbar sind? Man 
könnte die 1kHz-Rückführung auf den Phasenvergleicher an drei 
unterschiedlichen Punkten entnehmen. Bis zu 48 Einstellungen.

von HF Pfuscher (Gast)


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Christoph K. schrieb:
> Ein Verbesserungsvorschlag zu meiner Schaltung:

... und wo bleibt jetzt da der Erziehungseffekt für den TO,
wenn sich hier jeder mit seinen Fähigkeiten und Kentnissen
produziert?

von Frank W. (frank_w)


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Harry schrieb:
> Aufgabe ist wie auf dem Bild sichtbar.

Was steht den noch bei der Aufgabe drin, unterer Teil fehlt.

Gruß Frank

von Stefan F. (Gast)


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Vielleicht ist der untere Teil ein lückenhafter Schaltplan, der nur noch 
ergänzt werden soll :-)

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

HF Pfuscher schrieb:
> ... und wo bleibt jetzt da der Erziehungseffekt für den TO,
> wenn sich hier jeder mit seinen Fähigkeiten und Kentnissen
> produziert?

Ist hier ein Erziehungs oder Elektronikforum? Gibt doch keine Pflicht, 
hier was zu posten, wenn man der Ansicht ist, dass nicht alle Pappnasen 
alles vorgekaut bekommen sollen. Nochdazu, wenn sich deutlich 
abzeichnet, dass der Zaehlerentwurf mit den vorhandenen Bauteilen nicht 
wirklich state-of-the-art, sondern eher Glueckssache ist.

Stefan U. schrieb:
> Vielleicht ist der untere Teil ein lückenhafter Schaltplan, der
> nur noch
> ergänzt werden soll :-)

Moeglicherweise, aber dann waer' die Aufgabe hier doch nicht so 
McGyvermaessig spannend.

Gruss
WK

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Frank W. schrieb:
> Was steht den noch bei der Aufgabe drin
Evtl. dass auch ein Attiny85 verwendet werden darf. Oder so.

Gerd E. schrieb:
> Was ich gar nicht verstehen kann, ist daß es einen als Student nicht in
> den Fingern juckt sowas selbst zu lösen.
Ist doch toll. Solche Studenten nehmen dir/mir den Job sicher nicht weg. 
Sie werden bestenfalls dein/mein Chef...  ;-)

HF Pfuscher schrieb:
> Hier wird dir bei Schulaufgaben (und so) ungern geholfen.
Mitnichten. Es wird ziemlich gern geholfen. Nur sollte eben etwas mehr 
als nur ein Foto der Aufgabe gepostet werden.

HF Pfuscher schrieb:
> ... und wo bleibt jetzt da der Erziehungseffekt für den TO
Wieso sollte ein technisches Forum der Erziehung dienen? Das haben schon 
die Eltern des Kindes zu verantworten...

Es hilft dem TO übrigens gar nix, wenn er eine Lösung präsentiert, deren 
Funktion er nicht kennt. Das weiß er nur noch nicht.

: Bearbeitet durch Moderator
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Das interessante an einer PLL ist nicht die Digitaltechnik. Zum 
Loopfilter und dem VCO hatten wir noch wenig gesagt, da sollen sich 
Harry und seine Gruppe mal anstrengen.
Im Datenblatt zum 4046 könnte etwas dazu stehen, es gibt noch weitere 
Literatur.
http://www.analog.com/en/products/clock-and-timing/plls/integer-n-plls/ad9901.html
Der benutzt sogar vier D-Flipflops

von Frank W. (frank_w)


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Hallo,
ich bin kein Student aber Amateurfunker Klasse A.

Diese Aufgabe reizt mich um mein Wissen zu erweitern.

Gruß Frank

von Lurchi (Gast)


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Das ist schon eine recht umfangreiche Aufgabe. Man kann sie aber gut 
Aufteilen:
1) VCO - da gibt es viele Optionen (mit oder ohne den NE555)
2) Einstellbarer Teiler (wohl der einfachste Teil)
3) Frequenz- / Phasenvergleicher
4) PLL -Loop filter

In der Regel sind solche Aufgaben auch machbar für den 
durchschnittlichen Studenten. An sich eine schöne Aufgabe, wenn auch 
ggf. recht viel auf einmal und verteilt über verschiedene Bereiche. Es 
geht in der Regel auch nicht darum eine Lösung zu präsentieren - man 
sollte sie zumindest auch verstehen.

Heute kann man das ganz auch zu Hause schon simulieren.

von Tonic W. (Gast)


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Gabs da nicht mal so eine Software, die aus Einzelteilen logische 
Funktionen baut, etc.? Natürlich nix komplett, aber zum teilweise 
rumprobieren, wie da was gemeint sein könnte?

von Ralf (Gast)


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Hallo Harry, wie sieht es jetzt aus? Hast Du da mal Versuchsweise aus 
den vorgegebenen Teilen etwas aufgebaut? Wenn ja, dann zeig uns doch mal 
Deine Lösung! Sie muss ja noch nicht perfekt sein.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Harry scheint nach Diktat verreist zu sein, egal hier meine korrigierten 
Versionen, deutlich reduziert. Ich sollte mal meine Windows-Uhr stellen, 
die geht zwei Stunden nach.

: Bearbeitet durch User
von Cyborg (Gast)


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Mit ein bisschen googlen kommt man der Lösung immer näher.
Beitrag "PLL für Dummies, Brauche HILFE!!!"

Die Seite könnte auch helfen.
http://dieelektronikerseite.de/Lections/PLL-%20Frequenzen%20unter%20Kontrolle.htm

von karadur (Gast)


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Wenn man weiß welche Baugruppen benötigt werden, was hier ja schon 
gesagt wurde ist das nicht schwer. Für das Praktikum waren wir wohl "zu 
langsam".
( oder jemand zu spät )

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