Faz Kilitlemeli Döngü (PLL) Nedir?
Bir faz dedektörü, bir alçak geçiren filtre ve gerilim kontrollü osilatörden oluşan elektronik bir devredir.PLL’nin yaygın kullanım alanları arasında şunlar sayılabilir:
- Bir referans sinyal frekansının katlarını üreten frekans sentezleyici (örneğin bir halk bandı (CB) biriminin taşıyıcı frekansı veya denizcilikte kullanılan radyo bandı biriminin çoklu kanalları, tek kristal kontrollü bir frekans ve bunun katları bir PLL kullanılarak elde edilebilir.)
- Giriş sinyal frekansı ile PLL çıkış gerilimi arasında mükemmel bir doğrusallığa sahip FM demodülasyon devreleri
- Frekans kaydırmalı anahtarlama (FSK) çalışmasında kullanılan sayısal veri iletimindeki taşıyıcı frekanslarının veya iki veri iletiminin demodülasyonu
4-Modemler, telemetre alıcı ve vericileri, ton kod çözücülerini, genlik modülasyonu (AM) dedektörleri ve izleme filtreleri de dahil olmak üzere çok çeşitli uygulama alanları.
Vİ giriş sinyali ile VCO’dan elde edilen Vo bir faz karşılaştırıcıda karşılaştırılır ve bu işlemin sonunda bu iki sinyal arasındaki faz farkını gösteren bir çıkış gerilimi (Ve) üretilir.Bu gerilim daha sonra PLL’en çıkış gerilimi olarak alınabilen ve VCO frekansını modüle eden bir gerilim olarak kullanılabilen bir çıkış gerilimi (gerektiğinde yükseltilebilir) sağlayan bir alçak geçiren filtreye uygulanır.Devrenin kapalı döngü olarak çalışmasının nedeni, VCO frekansının giriş sinyal frekansına kilitlenmesidir.
İçindekiler
TEMEL PLL ÇALIŞMASI
PLL devresinin temel çalışması, PLL’nin blok diyagramına göre açıklanabilir.İlk önce, döngü kilitlendiği zaman (giriş sinyali frekansı ile VOC’nin frekansı aynıdır.)Faz kilitlemeli döngünün içindeki çeşitli devrelerin çalışmasını inceleyeceğiz.Giriş sinyal frekansı ile VCO’dan karşılaştırma devresine gelen frekans aynı olduğu zaman çıkış olarak alınan Vd gerilimi, VCO’yu giriş sinyali ile kilitli tutmak için gereken değerdir.Ardından VCO, giriş frekansında sabit genlikli kare dalga sinyali üretir.En iyi çalışma, VCO merkez frekansının (fo), kendi doğrusal çalışma aralığının ortasındaki dc öngerilim noktasına ayarlanmasıyla elde edilir.Yükselteç, filtre devresinin çıkışı olarak elde edilen dc geriliminin ayarlanmasını mümkün kılar.Döngü kilitli olduğu zaman, karşılaştırıcıya uygulanan iki sinyal, aynı fazda olmasa da aynı frekanstadır.Karşılaştırıcıya uygulanan iki sinyal arasındaki sabit faz farkı, VCO için sabit bir dc gerilimi oluşturur.Bu durumda giriş sinyali frekansındaki değişmeler, VCO’ya uygulana dc geriliminin değişmesine neden olur.Yakalama ve kilitleme frekans aralığında dc gerilimi, VCO frekansını sürerek giriş frekansıyla eşitlenmesini sağlar.
Döngü, kilitlenme durumuna geçmeye çalışırken, faz karşılaştırıcının çıkışı, karşılaştırılan sinyallerin toplam ve fark sinyal bileşenlerini içerir.Alçak geçiren filtre, döngünün giriş ile VCO sinyalleri arasında kilitleme sağlayabilmesi için sinyalin sadece alçak frekans bileşenlerini geçirir.
VCO’nun sınırlı çalışma aralığı ve PLL devresinin geribesleme bağlantısından dolayı, PLL için belirlenen iki önemli frekans bandı vardır.PLL’nin yakalama aralığı, döngünün giriş sinyali ile kilitlenme sağlayabildiği VCO serbest çalışma frekansı fo civarında merkezlenen frekans aralığıdır.PLL, yakalamayı gerçekleştirdikten sonra, kilitleme aralığı olarak adlandırılan biraz daha geniş frekans aralığında giriş sinyaliyle kilitlenmeyi sürdürür.
UYGULAMALAR
PLL, frekans demodülasyonu, frekans sentezi ve frekans kaydırmalı anahtarlama (FSK) kod çözücüleri de dahil olmak üzere birçok uygulama alanında kullanılabilir.
FREKANS DEMODÜLASYONU
FM demodülasyonu veya dedeksiyonu doğrudan doğruya PLL devresi kullanılarak gerçekleştirilebilir.PLL merkez frekansının FM taşıyıcı frekansında seçilmesi halinde PLL blok diyagramındaki gibi filtrelenmiş gerilim veya çıkış gerilimi, değeri sinyal frekansındaki değişmeyle orantılı olarak değişen demodülasyonlu gerilimdir.Böylece PLL devresi, FM alıcılarında kullanılan ara frekans devresi, sınırlayıcı ve demodülatör gibi çalışır.
Popüler bir PLL birimi, 565 tir.565 kısmen içten bağlı bir faz dedektörü, bir yükselteç ve gerilim kontrollü osilatörden oluşur.VCO’nun serbest çalışma veya merkez frekansını ayarlamak için R1 dış direnci ve c1 dış kondansatörü kullanılmaktadır.İkinci bir dış kondansatör(C2), alçak geçiren filtrenin geçirme bandını ayarlamak için kullanılır.Burada PLL döngüsünü kapatmak için VCO çıkışının geriye faz dedektörünün girişine bağlanması gerekir.565 tipik olarak iki güç kaynağı kullanılır.(V+ ve V-)
FREKANS SENTEZİ
Frekans sentezleyici blok diyagramında görüldüğü gibi bir PLL kullanılarak yapılır.VCO çıkışı ile faz karşılaştırıcı arasına bir frekans bölücü konur.Böylece karşılaştırıcıya uygulanan döngü sinyali fo frekansında iken , VCO çıkışı Nfo frekansında olur.Bu çıkış, döngü kilitli olduğu sürece giriş frekansının tam katlarıdır.Giriş sinyali, f1 noktasında kristal yardımıyla kararlı duruma getirilebilir.Bu durumda döngünün temel frekansta (fo=f1 iken) kilitlenecek şekilde ayarlanması halinde, VCO çıkışı Nf1 frekansında olacaktır.
FSK KOD ÇÖZÜCÜLERİ
Kod çözücü, RS-232C’nin işaret (mark, -5V) ve boşluk (space, +14V) mantık düzeylerini gösteren, sırasıyla 1270Hz ve 1070Hz lik iki ayrı taşıyıcı frekanslarından birine sahip bir sinyal alır.Sinyal girişte görüldüğünde, döngü giriş frekansına kilitlenir ve çıkıştaki ilgili dc kaymasına sahip iki olsı frekans arasından girişi izler.
