Hallo, ich habe hier die PLL CD4046AE, die ich zur Demodulation von FSK verwenden möchte. Leider blicke ich kein Stück durchs Datenblatt, wie ich die Bauteile richtig wähle. Habe das erste mal eine PLL in der Hand. fo soll ca. 519 kHz sein, mit fmin= 461 kHz und fmax= 577 kHz. An Pin 6/7 sind 490 pF, an 11 vorerst berechnet R1= 16516 Ohm, 12 R2= 4156 Ohm. 2fl ist dann 116 kHz, aber wie berechne ich dieses 2fc? In verschiedenen Datenblättern stehen andere Formeln. Im angehängten steht z.B.: 2fc=(1/pi)*(((2*pi)/(T1))^0.5) T1=R3*C2 Hat jemand Ahnung?
Was du zuerst berechnen must ist dein
KO = VCOGain (am besten Messen)
und dein Detektorgain
KD = (VDD/Pi) fuer den Type 2
dann brauchst du die Uebertragungsfunktion deines Schleifenfilters:
sT2 + 1
H(s) = ------------
s(T1+T2) + 1
T1 = Zeitkonstante R1 *C
T2 = Zeitkonstante T2 *C
N = Teilerverhaeltnis einen eventuellen Digitalen Teilers
Deine Phasenuebertragungsfunktion ist
Ko KD H(s)
Hp(s) = -------------------
N*s + KO KS H(s)
nach einsetzen von H(s) in Hp(s) und einigen umrechnungen und
Substitutionen
ergibt sich:
wn = sqrt( (KO * KD)/(N * T1)) Die PLL Regelbandbreite
d = T2/2 * sqrt((KO * KD) / (N * T1)) Die Daempung der PLL (Optimal =
0.7)
Du must also jetzt bestimmen die Regelbandbreite und deine Daempfung
damit kannst du die beiden Zeitkonstanten ausrechnen.
Das ist jetzt etwas knapp beschrieben aber die Dimensonierung einer PLL
ist nicht unbedingt Trival sondern setzt Regeltechnisches Grundwissen
vorraus.
Es gibt dazu einige dicke Buecher. (Roland Best Theorie und Anwendung
des Phase locked Loops)
OK danke, aber das habe ich so noch in keinem Datenblatt gelesen. Da stehen ja immer nur bestimmte Formeln zur Bestimmung der Bauteile.
ron schrieb: > OK danke, aber das habe ich so noch in keinem Datenblatt gelesen. Da > stehen ja immer nur bestimmte Formeln zur Bestimmung der Bauteile. Das lassen die extra weg. Um das in einem Datenblatt zu schreiben wuerde das Datenblatt ja mehrere hundert Seiten dick.
Hier gibt es ein Design Tool für den 4046. Ist zwar alt, stammt noch aus DOS Zeit. Vielleicht hilfts ja. http://ics.nxp.com/products/plls/ Unter More Information-> PLL Design Assistance.
Das Tool hab ich schon mal gesehen, hilft aber irgendwie auch nicht so wirklich. Ich habe jetzt folgendes verdrahtet: 1. Phase pulses out: 0,1uF -> gnd 2. Phase Comparator I out: noch offen 3.+ 4. Comparator In + VCO out verbunden 5. Inhibit: -> Masse 6./7. C1= 180pF 8. Vss 9. VCO in: noch offen 10. Demodulator out: nix 11. R1= 40574 Ohm 12. R2= 10230 Ohm 13. Phase Comparator II out: offen 14. Signal in: offen 15: Zener: offen 16: Vdd= 10V Bei VCO out mess ich jetzt 500 kHz. Demodulator out: 7,5V Es fehlt noch der TP zwischen 2. und 9. Dann müsste der VCO ja dem Eingangssignal folgen.
ron schrieb: > Es fehlt noch der TP zwischen 2. und 9. Dann müsste der VCO ja dem > Eingangssignal folgen. Ja der fehlt noch. Um den zu berechnen brauchst du deinen VCO-Gain, Den Detektorgain (hier VDD/Pi) und die gewuenschte Daempfung (im Optimalfall 0.7) und deine PLL Bandbreite (also die Bandbreite die dein FSK Signal hat)
Den Frequenzbereich für den VCO sollte man lieber etwas größer wählen. Zum einen hat man Toleranzen beim Kondensator und den Widerständen und dann braucht der PLL ggf. auch noch ein bisschen Platz für ein leichtes Überschwingen der Frequenz. Es ist ja auch nicht nötig das man direkt am VCO die volle Amplitude von 0 bis 10 V hat.
Ist das Ko= (fmax-fmin)/(Vmax-Vmin) ? Hab jetzt z.B. (500000-454545)/(7,5-0,5) = 6494 Hz/V gemessen. Kd = 10V/pi = 3,183. Mit d=0.7 und wn=200k ist T1= 516,76n und T2= 7µ. Wäre das so richtig?
ron schrieb: > Ist das Ko= (fmax-fmin)/(Vmax-Vmin) ? Hab jetzt z.B. > (500000-454545)/(7,5-0,5) = 6494 Hz/V gemessen. Wenn du das auch gemessen hast ist es richtig Kd = 10V/pi = 3,183. Auch Ok. > Mit d=0.7 und wn=200k ist T1= 516,76n und T2= 7µ. Wäre das so richtig? Fast. T2 = 7us ist Ok bei T1 = 516.76ns fehlt ein Faktor 2*pi. Den hast du bei der Berechnung von Ko vergessen. Mit wn = 200K meinst du auch 2*pi*f ?
Dann hab ich bei beiden 2pi vergessen. Also dann ist T1= 13,09ns und T2= 1,114µs. Oder wo bei Ko? 2pi*fmax-2pi*fmin ? Ist das richtig, dass die Bauteilwerte so niedrig werden? In einem Beispiel mit 10kHz und 400Hz Signal war R1= 100k und C1= 100n.
ron schrieb: > Dann hab ich bei beiden 2pi vergessen. Also dann ist T1= 13,09ns und T2= > 1,114µs. Ich meine nicht bei beiden. die 7us habe ich auch raus. ron schrieb: > Ist das richtig, dass die > Bauteilwerte so niedrig werden? In einem Beispiel mit 10kHz und 400Hz > Signal war R1= 100k und C1= 100n. Ja da hst du auch nur 400Hz Bandbreite bei 10KHz PLL Frequenz. Hier hast du rund 500KHz PLL Frequenz und 200Khz / 31KHz Signal Bandbreite. Das PLL Filter muss dem auch folgen koennen sonst ist die Demodulation weg.
Bei AnalogDevices gibt's ein Simulationstool. ADISimPLL oder so. Wahrscheinlich bei anderen Herstellern ebenso. Da koennt man sich auch was anderes simulieren.
Das aidsim hatte ich vorhin mal installiert, das wollte aber was zwischen 100-130 MHz simulieren.
UB
Kd = -----
W0
W0 = 2 Pi f0 Mittenfrequenz der PLL
Kann sein das ich dir da den Faktor 2 Pi unterschlagen habe.
Das steht mal als normale Frequenz mal als Kreisfrequenz in der
Literatur.
Angehängte Dateien:
-
Foto_1.JPG
450 KB -
Foto_2.JPG
430 KB
Beschaltung sieht jetzt so aus: 1. Phase pulses out: 0,1uF -> gnd 2. Phase Comparator I out: 61,9 Ohm nach 9. 9. VCO in: 220pF nach gnd 3.+ 4. Comparator In + VCO out verbunden 5. Inhibit: -> Masse 6./7. C1= 180pF 8. Vss 10. Demodulator out: nix 11. R1= 40574 Ohm 12. R2= 10230 Ohm 13. Phase Comparator II out: offen 14. Signal in: testweise Signalgenerator +-500kHz Rechteck 15: Zener: offen 16: Vdd= 10V Bild 1 zeigt VCO-Signal (Rechteck) und Phase Comparator I out. Bild 2 zeigt VCO und Demodulator out. Dem Signal in hab ich testweise ein Signal gegeben und die Frequenz hin und her gedreht, aber es tut sich gar nix.
Oha es klappt jetzt doch, das Signal war zu schwach. Ab 6V folgt der VCO dem Eingangssignal, so zwischen 454545-526316 Hz, danach lockt es nicht mehr und "zittert hin und her".
ron schrieb: > Oha es klappt jetzt doch, das Signal war zu schwach. Ab 6V folgt der VCO > dem Eingangssignal, Das ist ein digitaler Eingang. Der will schon richtig Pegel sehen. Bei einer analogen PLL kann man kleinere Pegel verwenden. > so zwischen 454545-526316 Hz, danach lockt es nicht > mehr und "zittert hin und her". Mehr kann dein VCO doch nicht. Denn hast du doch so ausgelegt.
Ja schon klar ;-) Ich habe jetzt ja nur T1 verwendet als RC-TP. Kommt R2 jetzt noch in Reihe zu C1? Ist die "Welligkeit" des Demodulatorausgangs normal oder kann man dagegen noch was tun? Generell müsste da noch ein Komparator oder Schmitt-Trigger-Ähnliches dahinter um ein stabiles Binärsignal zu erhalten richtig?
ron schrieb: > Ja schon klar ;-) Ich habe jetzt ja nur T1 verwendet als RC-TP. Kommt > R2 jetzt noch in Reihe zu C1? Ja. Damit baust du noch eine Nullstelle im Frequenzgang ein. Damit kann man dann die Daempung Optimal einstellen. > Ist die "Welligkeit" des > Demodulatorausgangs normal oder kann man dagegen noch was tun? Ja hinter dem Ausgang noch ein Tiefpassfilter setzen. Aber bitte jetzt nicht den VCO damit ansteuern. Den VCO bitte wie gehabt ansteuern. Sonst baust du dir eine PLL 3. oder 4. Ordnung auf und die wird dann instabil. >Generell > müsste da noch ein Komparator oder Schmitt-Trigger-Ähnliches dahinter um > ein stabiles Binärsignal zu erhalten richtig? Du hast halt am Tiefpass ein Analoges Signal das erst wieder auf Vordermann gebracht werden muss.
ron schrieb: > Das aidsim hatte ich vorhin mal installiert, das wollte aber was > zwischen 100-130 MHz simulieren. Die Frequenzeinstellungen kannst du aber ändern... Das Tool ist wirklich nicht schlecht, auch wenn es in erster Linie natürlich auf die AD PLL ausgelegt ist. Einfach mal der "Einführung" folgen. (das ist eine auf AD Bausteine beschränkte Version eines recht teuren Universaltools) Gruß Carsten
@Carsten Hast du es denn schon mal Geschaft dort eine andere PLL (4046) mit zu simulieren?
Hm jetzt habe ich die Bauteile geändert, um fmax zu erhöhen, aber die VCO-Frequenz folgt dem Eingangssignal nicht mehr richtig. Bei fmin= 454 kHz liegen sie noch übereinander, aber wenn ich erhöhe, steigt die VCO-F. langsamer an, bis fmax= 649 kHz liegt sie quasi eine halbe Periode daneben. Habe folgende Werte: wn= 2pi* 250 kHz Ko= 29970 Hz/V Kd= 3,183 T1= 38,66 ns T2= 891,3 ns gewählt: C1= 220 pF, R1= 178 Ohm, R2= 3,92 kOhm an Pins: 6/7: 180 pF 11/12: je 10,2 kOhm Vdd= 10V
ron schrieb: > Bei fmin= 454 > kHz liegen sie noch übereinander, aber wenn ich erhöhe, steigt die > VCO-F. langsamer an, bis fmax= 649 kHz liegt sie quasi eine halbe > Periode daneben. Ja das ist richtig. Du hast den Type 1 Exor Phasendetektor benutzt. Bei Mittenfrequenz des VCO sit die Phasenverschiebung zwischen den beiden Signalen exakt 90 Grad. Versuch mal den anderen Type 2 Detector. Der sollte sowas nicht machen. Das Exor Gatter gibt ja je nach dem wie die beiden Signale zueinander stehen eine unterschiedliche Spannung ab. Dein VCO soll dem ja jetzt folgen ,also muss seine Spannung sich aendern dabei die folge daraus die Pahsenlage der beiden Signale aendert sich dabei. Beim Type 2 Detetor ist das nicht so. Der gibt je nachdem ob das eine Signal langsamer ist oder schneller an seinem Ausgang kurze Impulse aus.
Ok das habe ich eben auch im Tietze gelesen, die Phasenlage ist ja im Grunde auch egal. Das wichtige ist der Demodulatorausgang. Der zeigt auch noch merkwürdiges Verhalten. Der liegt bei fmax etwa bei 8V, bei kleiner werdener Freq. formt sich daraus eine Art Rechtecksignal zwischen 7-8V mit quasi änderndem Tastverhältnis und kurz vor Erreichen von fmin geht er runter auf 0V, so in den letzten 20 kHz etwa. Schwer zu erklären :)
ron schrieb: > Der liegt bei fmax etwa bei 8V, bei > kleiner werdener Freq. formt sich daraus eine Art Rechtecksignal > zwischen 7-8V mit quasi änderndem Tastverhältnis und kurz vor Erreichen > von fmin geht er runter auf 0V, so in den letzten 20 kHz etwa. Schwer zu > erklären :) Das sieht auch normal aus. Bei fmax ist Schluss mehr kann es nicht werden. Bei fmin ist er bei 0V tiefer kann es auch nicht werden. Dazwischen aendert sich das Pulsbreitenverhaeltnis. Irgendwie muss sich die Spannung ja aendern und das geht nur ueber die Pulsbreite. Versuch doch mal den anderen Vergleicher.
Aber der Demodulatorausgang sollte doch eigentlich ein reiner DC sein, der sich linear mit der Frequenz von 0 nach Vdd ändert. Bei der Mittenfrequenz also bei Vdd/2. Mit dem Phase Comparator II klappt es irgendwie gar nicht.
ron schrieb: > Aber der Demodulatorausgang sollte doch eigentlich ein reiner DC sein, > der sich linear mit der Frequenz von 0 nach Vdd ändert. Bei der > Mittenfrequenz also bei Vdd/2. Erstmal wo mist du genau? Am Ausgangspin des Exor Gatters oder am VCO Eingang. Am Exor gibt es nur Rechtecke zu sehen nix mit Analoger Spannung. Auch am VCO Eingang wird bei der Bandbreite kein reines Analoges Signal zu sehen sein sonder eine DC-Spannung mit ueberlagerten Signal. Wenn du das Sauber haben willst muss da noch ein Tiefpassfilter hinter.
Ich messe am Pin 10 Demodulator out, im Datenblatt heißt das: "Source-Follower output of VCO control input (Demod. output)". Am EXOR-Ausgang ist ein Rechtecksignal genau wie am VCO-In, obwohl das doch eigentlich nicht sein sollte.
ron schrieb: > Am > EXOR-Ausgang ist ein Rechtecksignal genau wie am VCO-In, obwohl das doch > eigentlich nicht sein sollte. Was soll das arme Exor Gatter den sonst tun als zwischen Hi u. Lo zu wechseln. Gatter mit Analogen Ausgang gibts nicht. Das da nocht reste der Signalfrequenz am VCO anliegen hat mit deiner enormen Bandbreite zu tun. Wie soll der VCO den sonst der Eingangsfrequenz folgen koennen.
Das mit dem Exor ist ja klar, aber das VCO-in sieht exakt genauso aus wie EXOR-out. Durch den TP sollte das ja eher Richtung eines DC-Wertes gehen. Oder was versteh ich jetzt falsch?
ron schrieb: > Das mit dem Exor ist ja klar, aber das VCO-in sieht exakt genauso aus > wie EXOR-out. Durch den TP sollte das ja eher Richtung eines DC-Wertes > gehen. Oder was versteh ich jetzt falsch? Jein, etwas von dem Signal ist dort immer noch zu finden. Aber wie ist dein Tiefpass den jetzt dimensioniert?
Ja etwas, aber das sieht total ungefiltert aus. Ich hatte das berechnet: wn= 2pi* 250 kHz Ko= 29970 Hz/V Kd= 3,183 T1= 38,66 ns T2= 891,3 ns gewählt: C1= 220 pF, R1= 178 Ohm, R2= 3,92 kOhm an Pins: 6/7: 180 pF 11/12: je 10,2 kOhm Vdd= 10V
wn= 2pi* 250 kHz 250KHz Bandbreite bei 500KHz Mittenfrequenz! Da must du dich nicht wundern ueber so ein Signal. Du kennst schon diese APP Note: http://www.freescale.com/files/rf_if/doc/app_note/AN535.pdf
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