Dubbio sul PLL

[nordest]

Buongiorno. Vi chiedo di aiutarmi per favore con un piccolo dubbio.
L'obiettivo principale di un phase-locked loop è solo agganciare alla frequenza di ingresso quella di uscita o anche dare informazione sulla frequenza di uscita ad esempio dando una certa tensione di uscita (VCO) che dipende dalla frequenza?

Da quello che ho capito ad esempio nel caso di un'architettura con porta logica XOR in ingresso, l'uscita dal filtro d'anello è una tensione che dipende anche dalla frequenza alla quale si è agganciati.

Nel caso di un'architettura invece con una macchina a stati in ingresso (vedi immagine allegata), quando la frequenza di uscita è agganciata abbiamo semplicemente la "Vc media" (credo si inteda la metà di Vcc). La VCO quindi non mi dà informazione sulla frequenza ma solo sull'agganciamento. (quando non si è agganciati invece la tensione è un'altra ma non so se è la massima o la minima, comunque estrema).

PLL macchina a stati.jpg (15.89 KiB) Osservato 6637 volte

Mi viene il dubbio sul secondo caso, non so se ho capito bene come funziona - il tipo si chiama anche FSM (finite state machine).

[IsidoroKZ]

Quando il pll è agganciato il vco oscilla alla frequenza di ingresso (se non ci sono divisori in giro). Per fare questo la sua tensione di ingresso deve avere un determinato valore, indipendentemente dal tipo di rivelatore di fase.

Anche con un rivelatore di tipo due, la tensione di ingresso al vco ti dice la frequenza del segnale di ingresso e può essere usata ad esempio come uscita di un demodulatore di frequenza.

[EcoTan]

Nel caso di un'architettura invece con una macchina a stati in ingresso (vedi immagine allegata), quando la frequenza di uscita è agganciata abbiamo semplicemente la "Vc media" (credo si inteda la metà di Vcc). La VCO quindi non mi dà informazione sulla frequenza ma solo sull'agganciamento.

Non mi pare. Fase agganciata significa sfasamento costante (o almeno limitato), non necessariamente nullo. Poi magari esisteranno sistemi più complessi con correzione anche di fase.

[brabus]

Hey ma... è possibile che quell'immagine provenga da una dispensa che ho scritto io per il laboratorio di Misure Elettroniche, quasi dieci anni fa?

nordest, studi a Padova? Nel caso, mi complimento: sei uno dei pochissimi ad aver scritto correttamente filtro d'anello e non filtro AD anello (come anche guadagno AD anello)

Per rispondere alla tua domanda: NO, la tensione d'uscita misurata sul condensatore è una variabile di stato del sistema, che dà direttamente l'informazione sulla frequenza d'uscita (perché è legata direttamente ad essa dalla transcaratteristica del VCO). Quindi il PLL fornisce automaticamente sia l'informazione sull'aggancio, sia l'informazione sulla effettiva frequenza di lavoro. Attenzione poi: dire che il PLL è agganciato non significa che abbia smesso di lavorare: la FSM continua a cambiare stato ad ogni impulso ricevuto all'ingresso, correggendo continuamente la tensione di comando. Quando il transitorio di assestamento è passato e la tensione di comando perde le componenti in alta frequenza, possiamo considerare il PLL agganciato.

Il PLL di tipo II fornisce informazione sulla frequenza d'aggancio ma non sullo sfasamento a regime (si assume nullo, altrimenti la FSM continuerebbe a spingere verso l'una o l'altra direzione di correzione), mentre il PLL di tipo I (quello con lo XOR) può essere controllato anche sullo sfasamento. Pensa ad esempio ai forni a induzione, nei quali vuoi mantenere lo sfasamento tensione/corrente a 90 gradi in modo da massimizzare l'efficienza del gruppo risonante.

Attenzione: VCO significa Voltage Controlled Oscillator; non è un acronimo che indica una tensione.

[EcoTan]

Il PLL di tipo II fornisce informazione sulla frequenza d'aggancio ma non sullo sfasamento a regime (si assume nullo, altrimenti la FSM continuerebbe a spingere verso l'una o l'altra direzione di correzione)

Non mi è chiaro cosa intendiamo per tipo II ?

[brabus]

Tipo I --> comparatore di fase a XOR
Tipo II --> comparatore di fase con macchina a stati e uscita Tristate

https://assets.nexperia.com/documents/d ... F4046B.pdf

[nordest]

Grazie per le vostre risposte!
brabus si e sto studiando per il corso di Misure Elettroniche

Quindi se anche il PLL 2 usa un VCO con una transcaratteristica V-F per forza deve dipendere.
E' che mi confonde il fatto di avere quei 3 terminali tra i quali avviene la commutazione nella macchina a stati.

----------modifica------------------
Mi sto leggendo le dispense appena aggiunte qui da brabus e vedo che spiegano abbastanza bene nel dettaglio cosa succede.

[brabus]

Grande, quindi usi proprio le mie dispense. Salutami Marco!

Facciamo chiarezza.

Quindi se anche il PLL 2 usa un VCO con una transcaratteristica V-F per forza deve dipendere.

Esatto. Il VCO genera un segnale la cui frequenza dipende dalla tensione di comando. Tutto qui.
Naturalmente, per avere aggancio in fase (e dunque in frequenza), la tensione deve essere idealmente DC; in realtà si muoverà di poco, attorno al punto di lavoro (per la Ragione che abbiamo citato: il comparatore di fase lavora sempre, per "aggiustare" continuamente e finemente la frequenza).

E' che mi confonde il fatto di avere 3 terminali al blocco di ingresso.

Funziona come un semaforo. Il terminale centrale non fa nulla: mantiene invariata la tensione nel condensatore di filtro.

A regime quando sono agganciate, le due tensioni sono solo sfasate e quindi dovrebbe muoversi tra due di quei terminali però la mia interpretazione non è vera infatti brabus dice di no.

A regime i due segnali non sono sfasati, altrimenti la macchina a stati porterebbe il selettore centrale verso l'alto (o verso il basso, in base al segno dello sfasamento). I segnali rimangono sfasati solo col comparatore di tipo I.

Poi guardando così quel blocco sembra che dipenda solo dalla differenza tra le frequenze (una frequenza decrementa lo stato mentre l'altra lo incrementa).

Stai confondendo frequenza e fase. Se un segnale è a frequenza più alta, "muoverà l'interruttore" più frequentemente rispetto all'altro, aumentando (o diminuendo) la tensione sul condensatore di filtro. Quando i due segnali possiedono la stessa fase, giocoforza possiedono anche la stessa frequenza --> "alzano e abbassano l'interruttore lo stesso numero di volte" (passatemi la spiegazione maccheronica).

Forse è dovuto anche al filtro che con la capacità ha una sua costante di tempo quindi per forza si crea la dipendenza anche dalla frequenza?

Questo è un tema completamente diverso, che è legato alle caratteristiche dinamiche della catena di controllo.

Avete già fatto l'esperienza in laboratorio con le schedine (che ho disegnato e assemblato io)?

[EcoTan]

'Sta cosa del tri-state non la sapevo neanche io (ecchis..).
Quello che il datasheet non dice è se il tipo II si presta come demodulatore.

[brabus]

Un demodulatore di frequenza si può realizzare anche con un comparatore di fase di tipo II, poiché l'informazione risiede nella tensione di comando del VCO. Il segreto dei modulatori e dei demodulatori realizzati con tecnica PLL sta nella accurata calibrazione della dinamica d'anello.

Per realizzare un buon modulatore, l'anello deve essere veloce a sufficienza da mantenere l'aggancio in valor medio, ma lento abbastanza da non compensare e attenuare il segnale modulante.

Un buon demodulatore, viceversa, deve essere veloce a sufficienza per inseguire la fase del segnale modulato, ma non troppo veloce da compromettere la stabilità dell'anello.