PLL - Frequenzen unter Kontrolle
Materialbedarf
| Anz. | Bezeichnung | Datenblatt |
| 1 | Batterie/Spannungsquelle 9V | |
| 1 | CMOS-IC 4046 |
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| 1 | Widerstand 470 Ohm | |
| 1 | Widerstand 10 kOhm | |
| 2 | Widerstand 47 kOhm | |
| 1 | Trimmpotentiometer 100 kOhm | |
| 1 | Elektrolytkondensator 10µF/16V | |
| 1 | Mikrotaster |
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| 1 | Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm |
3mm,
5mm |
Grundlagen
PLL wird häufig in Schaltungen angetroffen, wo es um die Takterzeugung von hohen Frequenzen geht. Mit Hilfe von PLL, welches im Übrigen eine Abkürung von Phase Locked Loop. Hierbei wird eine Referenzfrequenz mit einem zweiten, spannungsgesteuerten, Frequenzgenerator verglichen. Der VCO schwingt hierbei auf eine x-Fach höhere Frequenz. Durch entsprechende Teilung und einem sehr präzisen Referenzgenerator lassen sich auch die höheren Frequenzen sehr genau erzeugen, welches z.B. im Radio-Bereich von Vorteil ist.
Der VCO
Der Kern des PLL-Bausteins besteht unter anderem aus einem VCO (Voltage controlled Oszillator). Der VCO des 4046 kann auch problemlos alleine betrieben werden und hat hierbei noch einige sehr interessante Eingenschaften.
Grundaufbau des VCO
 Um
den VCO in Betrieb zu nehmen braucht es nicht viel.R1 und C1 bestimmen hierbei die Maximum-Frequenz. Durch P1 wird eine Spannung von 0V bis zur Betriebsspannung angelegt. Je höher die Spannung an Pin 9 des 4046 desto schneller schwingt auch der VCO, was wir am Blinken der Leuchtdiode D1 erkennen können. Wird VCO In an 0V gelegt, bleibt der VCO stehen. |
Anhalten des Oszillators
 Soll
der VCO einmal gestoppt werden, so muss nur der Pin 'Inhibit', Pin 5, des
Schaltkreises, an die Betriebsspannung gelegt werden.Beim Versuchsaufbau wird dies über einen Taster erledigt. Ein weiterer Widerstand sorgt dafür, dass im unbetätigtem Zustand der Pin 5 an 0V gelegt wird. |
Setzen einer Grundfrequenz
 Das
die Frequenz auf 0 Hz geht, wenn die Eingangsspannung 0V ist, sollte in
vielen Fällen vermieden werden. Es gibt auch etliche Bereiche, wo der VCO
eine Mindestfrequenz ausgeben muss.Hierzu kann man beim 4046 den Anschluss 'R2', Pin 12, mit einen weiteren Widerstand beschalten. Nun schwingt der VCO mindestens auf dieser Grundfrequenz, welche dann durch R2 und C1 bestimmt wird. R1 und C1 bestimmen jetzt den Regelbereich. Die Grundfrequenz ist also als Offsetfrequenz anzusehen. Mit dem jetzigen Aufbau hat man schon einen recht komfortablen spannungsgesteuerten Oszillator. Aber, das ist ja nur ein Teil des 4046. |
Zeig' doch mal, wer die höhere hat - Frequenzvergleicher
Kern eines PLL-Bausteins ist der Frequenzvergleicher. Dieser vergleicht eine Frequenz mit einer Hauptfrequenz und gibt dann den Unterschied mit Hilfe einer Spannung aus. Der 4046 hat hiervon sogar gleich 2 eingebaut.
 Um
zwei Frequenzen miteinander vergleichen zu können, muss man einen zweiten
Frequenzgenerator haben.
Diesen erstellen wir hier ganz einfach einmal einen mit dem NE555 welcher uns dann eine Grundfrequenz liefert. Der eingebaute VCO des 4046 bleibt regelbar und dessen Frequenz liegt auch etwas höher als die des NE555. Somit erhalten wir am Ausgang PC2 Out die Differenzfrequenz. Diese muss nun noch geglättet werden. Die Glättung der Frequenz erledigen R6 und C2. Die LED, welche über T1 in Emitterfolger, versorgt wird, zeigt nun durch ihre Helligkeit den Unterschied der beiden Frequenzen an. |
Wird fortgesetzt ...