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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frequenzabweichung durch PLL


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Autor: alterHase (Gast)
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Hallo,

Jetzt mal ne rein theoretische Frage:(ohne zu erwähnen um was für ein uC 
es sich handelt)

Wenn ich einen 8Mhz Clock Oscillator habe, und diesen mittels PLL auf 
80MHz hochregle, ist es dann noch in Ordnung dass ich am Clock Ausgang 
43 Mhz messe, statt 40Mhz? (Clock Ausgang entspricht dem 
Zyklustakt(F_OSC/2)

Die Frequenz ist relativ stabil, nur wundert mich doch diese Abweichung 
von 3Mhz. Bei 8Mhz ist die Frequenz richtig(4Mhz).

Klar bin ich mir bewusst dass es für solch einen Regelkreis nicht 
einfach ist eine Frequenz so hoch zu pushen, aber dennoch interessiert 
mich mal die Meinung anderer dazu!

lG

Autor: georg (Gast)
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alterHase schrieb:
> ist es dann noch in Ordnung dass ich am Clock Ausgang
> 43 Mhz messe, statt 40Mhz?

Eine funktionierende PLL rastet ein, da gibt es keine Abweichung ausser 
der, die der Quarzoszillator schon hat. Wie ein digitaler Teiler, das 
ist es intern ja auch.

Georg

Autor: Wolfgang (Gast)
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alterHase schrieb:
> Wenn ich einen 8Mhz Clock Oscillator habe, und diesen mittels PLL auf
> 80MHz hochregle, ist es dann noch in Ordnung dass ich am Clock Ausgang
> 43 Mhz messe, statt 40Mhz?

NEIN

Autor: ECL (Gast)
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nein das ist nicht in Ordnung!

Autor: Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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Nein, solch eine Frequenzabweichung darf bei einer eingerasteten PLL 
nicht auftreten. Das, was sich jedoch deutlich ändern kann, ist das 
Phasenrauschen.

Je nach Auslegung der PLL kann das Phasenrauschen sogar deutlich 
geringer sein als das des Eingangssignals. Dafür reagiert sie eben nur 
sehr langsam auf Frequenzänderungen. In anderen Fällen will man aber 
eine möglichst schnelle Reaktion auf Änderungen der Eingangsfrequenz 
oder der Teilerverhältnisse haben; dann man muss aber ggf. starkes 
Phasenrauschen in Kauf nehmen. Bei vielen modernen seriellen 
Schnittstellen, z.B. PCI Express oder SATA, kann man sog. Spread 
Spectrum Clocking verwenden, bei dem der Basistakt bewusst verrauscht 
wird. Takt(re)generatoren müssen dies bei der Dimenstionierung ihrer 
PLLs berücksichtigen.

Autor: alterHase (Gast)
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Hm schlecht.. dann muss ich wohl nochmal die Datenblätter durch lesen. 
Und die Form des Signals, "muss" die gleich sein ?

Autor: Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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alterHase schrieb:
> Hm schlecht.. dann muss ich wohl nochmal die Datenblätter durch lesen.
> Und die Form des Signals, "muss" die gleich sein ?

Nein. Allerdings müssen in der PLL bzw. deren Frequenzteilern und dem 
Phasendiskrimnator Rechtecksignale vorliegen. Der Oszillator selbst kann 
aber beliebige Signalformen erzeugen, die sich in Rechteck wandeln 
lassen.

Um die Stabilität einer PLL zu beurteilen, ist es ratsam, sich den 
zeitlichen Verlauf der Steuerspannung für den Oszillator anzuschauen, 
z.B. mit dem Oszilloskop.

Autor: Wolfgang (Gast)
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alterHase schrieb:
> Die Frequenz ist relativ stabil, nur wundert mich doch diese Abweichung
> von 3Mhz.

Was heißt "relativ stabil"? Die Ausgangsfrequenz einer PLL muss, bis auf 
Phasenrauschen, genauso stabil wie die Referenzfrequenz sein.

Was sagt die Lock-Anzeige, i.e. ist die PLL überhaupt eingerastet oder 
misst du den mehr oder weniger frei schwingenden Oszillator?

Autor: HildeK (Gast)
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Ob die PLL gerastet ist, kannst du auch dadurch feststellen, dass du 
beide Signale (4MHz und 40MHz) auf dem Skope anschaust und auf die 4MHz 
triggerst. Das PLL-Signal muss dazu stabil stehen.

BTW: man kann auch von 4MHz auf 43MHz kommen mit einer PLL: f0 * 129 / 
12 :-).

Autor: HildeK (Gast)
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HildeK schrieb:
> BTW: man kann auch von 4MHz auf 43MHz kommen mit einer PLL: f0 * 129 /
> 12 :-).

Sehe gerade, unvollständig überlegt. f0 * 43 / 4 geht mit den kleinsten 
Faktoren.

Autor: alterHase (Gast)
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Oh..Ich habe gemerkt dass ich doch einen Fehler in meiner Berechnung 
hatte, stimmt also doch.. doof von mir.
ABER: Bei 8Mhz habe ich so ziemlich ein Rechtecksignal, mit der PLL 
jedoch ein Sinus. Ich dachte in der PLL wird dieses "fasst Rechteck 
Signal" beibehalten?

Testen kann ich erst nächste Woche wenn ich zum Kumpel fahre der die 
ganze Gerätschaft hat.

Danke!

Autor: c-hater (Gast)
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alterHase schrieb:

> ABER: Bei 8Mhz habe ich so ziemlich ein Rechtecksignal, mit der PLL
> jedoch ein Sinus.

Was für'ne Bandbreite hat denn der verwendete Oszi?

Ein Billichteil kann bei 40MHz leicht aus einem Rechteck ein (fast-) 
Sinus machen...

Autor: Joggel E. (jetztnicht)
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Lass mich Raten .. Das Loopfilter beteht aus einem 358, oder aus einem 
741 ? Da sollte man sich allenfalls einen richtigen OpAmp goennen. Und 
die Speisungen sollten auch im richtigen Bereich arbeiten.

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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alterHase schrieb:
> Hm schlecht.. dann muss ich wohl nochmal die Datenblätter durch
> lesen. Und die Form des Signals, "muss" die gleich sein ?



Nein.

Und was ist mit den 80MHz?

MfG

Autor: alterHase (Gast)
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Am Oszi hängt es nicht, der kann wesentlich mehr.

Und nein @Zitronenfalter. PLL ist ein integrierter Kreis im uC.

Am Clock Ausgang kann ich nur den Zyklustakt(FOSC=80Mhz /2) messen, also 
40Mhz.

Autor: Joggel E. (jetztnicht)
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Aha. allenfalls zuwenig Pufferung der Spanungen am Controller ? 
Schwaches Layout ? Streifenleiter ?  Zeig mal.

Autor: Diagnoseschlumpf (Gast)
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> ohne zu erwähnen um was für ein uC es sich handelt

Sieht nach einem STM32 aus, der einen externen Takt bekommt
und das HSE-Bypassflag ist nicht an.

Autor: c-hater (Gast)
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alterHase schrieb:

> Am Oszi hängt es nicht, der kann wesentlich mehr.

Dann kann es nur noch an einer (fehlerhaften) Konfiguration des 
Clock-Outputs liegen. Das sagen allein schon die Gesetze der Logik...

Denn: ein digitaler Output-Pin kann nix anderes als Rechteck. Wenn du 
einen Sinus siehst, muß irgendeine Zeitkonstante den formen. Das dürfte 
aber nicht passieren, wenn der Pin korrekt zu Ausgabe des Taktes 
konfiguriert ist.

Also: Du bist schuld! Du bist zu blöd, den Pin korrekt zu konfigurieren 
und obendrein zu blöd, kapazitiv eingekoppelte Takt-Artefakte 
selbstständig als solche zu identifizieren...

Autor: Tom (Gast)
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c-hater schrieb:
> Also: Du bist schuld!
Das mag ja sogar stimmen...

> Du bist zu blöd, den Pin korrekt zu konfigurieren
> und obendrein zu blöd, kapazitiv eingekoppelte Takt-Artefakte
> selbstständig als solche zu identifizieren...
Aber Deine Kinderstube war offensichtlich nicht die Beste...

alterHase schrieb:
> Am Oszi hängt es nicht, der kann wesentlich mehr.
Da Du hier weder einen konkreten Controllertyp bzw. das Evalboard 
nennst, noch den Typ, die Bandbreite vom Oszilloskop und dessen 
Einstellungen verschweigst, keine Bilder vom Messaufbau zeigst, 
provozierst Du solche antworten (leider).

alterHase schrieb:
> Wenn ich einen 8Mhz Clock Oscillator habe, und diesen mittels PLL auf
> 80MHz hochregle, ist es dann noch in Ordnung dass ich am Clock Ausgang
> 43 Mhz messe, statt 40Mhz?
Ganz klar: Nein, es ist nicht in Ordnung. Es würde im Umkehrschluß 
bedeuten, das Dein Oszillator mit 8,6 MHz schwingt und das wäre zu weit 
daneben.

Autor: W.S. (Gast)
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alterHase schrieb:
> einfach ist eine Frequenz so hoch zu pushen

Hä?

Also, ein PLL-Schaltkreis pusht garnix hoch. Stattdessen brauchst du 
einen abstimmbaren Oszillator, der auf der gewünschten Frequenz 
schwingt. Dessen Signal wird vom PLL-Schaltkreis heruntergeteilt und das 
was dabei herauskommt, mit dem Quarzoszillator verglichen. Je nach 
Abweichung versucht dann die PLL, den abstimmbaren Oszillator 
nachzuregeln.

Meine Vermutung: dein Oszillator ist dermaßen verstimmt, daß die PLL ihn 
garnicht bis hin zur gewünschten Frequenz hinziehen kann.

W.S.

Autor: my2ct (Gast)
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W.S. schrieb:
> Meine Vermutung: dein Oszillator ist dermaßen verstimmt, daß die PLL ihn
> garnicht bis hin zur gewünschten Frequenz hinziehen kann.

Bleibt immer noch die Frage an den TO offen, ob die PLL überhaupt 
eingerastet ist? Sonst kann der Oszillator sonstwelchen Sch..ß machen.

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