AVEC HYSTÉRÉSIS - Tous les oscilloscopes sont livrés avec 2 sondes xl/xlO

filtre passe-bas permettant ainsi à ce dernier un large choix pour le rapport résistance/capacité. Afin de ne pas charger le filtre passe-bas, la sortie d'une source suiveuse de la tension

Signal in

Comparator In 3 I

VCO OUT 4 6 C1

Vss Vss Inhibit O

R1_

R2~

11 12

d'entrée du VCO est disponible sur la broche 10 (Demodulator Output).

Si cette terminaison est utilisée, une résistance de charge de Rs de 10 kO ou plus peut être connectée entre

Vdd o

V

Comparator l ^Phase 16

PHASE I—*~

COMPARATOR [

u

^{1 —}

VCO

SOURCE FOLLOWER I

• J 13

Comp.f¹ \ o _

o u l I n ?

Phase Puises

VCO IN

0

^R3

DEMOD. OUT 10 "1

H RS S I C2 I I

t I

Low Pass Filter

15 O Zener

Vss

5 8 ELECTRONIQUE PRATIQUE 2 1 7

cette sortie et la masse. Si cette ter-minaison n'est pas utilisée, la broche 10 peut être laissée ouverte. La sortie d u V C O ( b r o c h e 4) p e u t être connectée soit directement ou à tra-vers des diviseurs de fréquences sur l'entrée des comparateurs de phase.

Le signal d'entrée du comparateur de phase (broche 14) peut être cou-plé directement, produisant ainsi une variation du signal à l'intérieure des niveaux logiques (c'est-à-dire pour le niveau logique '0' = < 30 % (Vcc-Vss), et pour le niveau logique T > = 70 % (Vcc-Vss)).

Pour de plus faibles variations, le si-gnal doit être couplé de façon capa-citive au signal d'entrée par l'amplifi-cateur auto polarisé. Le comparateur de phase est un réseau de OU exclu-sifs,- il fonctionne de manière ana-logue à un mélangeur de fréquence.

Afin de maximaliser la plage de ver-rouillage, les fréquences d'entrée des broches 3 (Comparator in) et 14 (Signal in) doivent avoir un rapport cyclique de 50 %. Sans aucun signal ou bruit sur l'entrée 14, ce compara-teur de phase a une tension moyen-ne de sortie égale à Vcc/2.

Le filtre passe-bas connecté sur la sortie du comparateur de phase 1 fournit les tensions moyennées à l'entrée du VCO, ce qui fait osciller le VCO à la fréquence centrale F0. La plage de fréquence des signaux d'entrée sur laquelle la PLL se ver-rouillera si elle était initialement dé-verrouillée est définie comme la pla-ge de capture de fréquence (2Fc).

La plage des signaux d'entrée sur la-quelle la boucle restera verrouillée si elle était initialement verrouillée est définie c o m m e la plage d e ver-rouillage de fréquence (2FI). La pla-ge de capture est inférieure ou éga-le à la plage de verrouillage.

Avec le comparateur de phase 1, la plage de fréquences sur laquelle la PLL peut se verrouiller (plage de capture) d é p e n d des caractéris-tiques du filtre passe-bas, et peut être de la même largeur que la plage de verrouillage. Le comparateur de phase 1 permet à un système PLL de rester verrouillé en dépit de pics de bruit sur le signal d'entrée. Une des caractéristiques de ce type de com-parateurs est qu'il peut être ver-rouillé sur des fréquences d'entrée proches des harmoniques de la fré-quence centrale du VCO.

Une seconde caractéristique est que l'angle de phase entre les entrées si-gnal et comparateur varie entre 0 et 180 degrés, et est de 90° à la fré-quence centrale. La figure 2 montre une réponse typique, triangulaire, de la caractéristique phase sur sortie

du comparateur de phase 1. Les si-gnaux typiques pour une PLL utilisant un c o m p a r a t e u r d e phase 1 en condition de verrouillage à la fré-quence F0 sont représentés à la fi-gure 3. Le comparateur de phase 2 est un réseau à mémoire numérique contrôlé sur front. Il est constitué par quatre étages de bascules, par un contrôle de la porte de déclenche-ment, et par un circuit de sortie à trois étages comprenant des transis-tors 'drivers'de type -n et -p ayant un point commun en sortie.

Quand les 'drivers'-p et -n condui-sent, ils portent respectivement la sortie au niveau haut de Vcc ou au niveau bas de Vss. Ce type de com-parateur de phase opère seulement sur les fronts positifs des entrées si-gnal et comparateur. Les rapports

Signal input (PIN 14)

VCO output (PIN 4) comparator input (PIN 3) Phase comparator I output (PIN 2) VCO input (PIN 9) low-pass filter output

Average output voltage VDD

/DD2

-Signal to comparator inputs phase différence

J H J T T L r

VDD VSS

cycliques des entrées signal et com-parateur ne sont pas importants puisque ce sont des transitions po-sitives qui contrôlent les PLL utilisant ce type de comparateur.

La plage de verrouillage et la pfage de capture sont égales pour ce ty-pe de comparateurs, et indéty-pen- indépen-dant du filtre passe-bas. Sans signal sur l'entrée, le VCO est ajusté à sa plus basse fréquence pour le com-parateur 2. La figure 4 représente les signaux typiques pour une PLL utilisant le comparateur de phase 2, ce qui est notre cas dans notre montage. La f i g u r e 5 indique les valeurs des composants externes pour le CD4046 dans un système de PLL. Les composants externes sé-lectionnés doivent être dans les

plages suivantes :

5 kD = < R¹⁽ R², Rs = < 1 M Q Ci > = 100 p F à V c c > = 5V Ci > = 50 p F à V c c > = 10V La figure 6 représente le schéma uti-lisé pour notre comparateur de pha-se avec hystérésis. Ce comparateur utilise donc deux CD4046. Cs, R4 et R9, et la tension à la broche 9 déter-mine la fréquence de U1 (900 Hz).

C9, R5 et R10, et la tension à la broche 9 détermine la fréquence de Us (1580 Hz). Si la fréquence d'entrée 'Freq-in'est inférieure à 900 Hz, alors la sortie P2 du comparateur de pha-se 2 de U1 est au niveau haut et

im-SIGNAUX TYPIQUES POUR UNE PLL UTILISANT

LE COMPARATEUR DE PHASE 3.

Signal input (PIN • VCO output (PIN 4) =

comparator input | (PIN 3)

Phase comparator II output (PIN 13) VCO input (PIN 9) = low-pass filter output

Phase puise (PIN 1)

->K-

y/-NOTE: Dashed line is an open-circuit condition.

R

Y

— VDD T-T" —V S S

— VDD

— VSS VDD

— VSS

59 ELECTRONIQUE PRATIQUE 217

CHARACTERISTiCS

USING PHASE COMPARATOR I VCOWITHOUT

OFFSET R2 = 0 0

VCO WITH OFFSET

USING PHASE COMPARATOR II VCO WITHOUT

OFFSET R2 = oo

VCO WITH OFFSET

VCO Frequenoy

fhiax fo fmin

VDD2 VDD VCO INPUT VOLTAGE

fmax fo fmin

VDD2 VDD VCO INPUT VOLTAGE

For No Signal Input VCO in PLL System will Adjust to centre frequency fo

VCO in PLL System will Adjust to Lowest Operating Frequency fmin

Frequency Lock Range, 2 fL

2 fL = full VCO frequency range 2 fL = frnax - fmin

Frequency Capture Range, 2 fc

R3 T1 = R3 C2

-OOUT C2

(1), (2)

Loop Filter Component Sélection

î

-OOUT

For 2fc see réf. (2)

fc = fL

Phase Angle Between Signal and

Comparator

90° at centre Frequency (fo), approximating 0° and 180° at ends of lock range (2 fL)

Always 0° in lock

Locks on Harmonies of Centre Frequency

Yes No

Signal Input Noise Rejection

High Low

' G.S. Mosckytz "miniaturized RC filters using phase Lockedloop" BSTJ, may 1965 pose un niveau haut sur l'entrée

d'in-hibition de U2 à travers le filtre pas-se-bas R1-C10. En conséquence, le VCO interne de U2 s'arrête. La fré-quence d'entrée 'Freq-in'est par conséquent supérieure à la fréquen-ce de U2 (qui est alors de 0 Hz), aus-si la sortie P2 du comparateur de phase 2 de U² passe au niveau bas, imposant un niveau sur la sortie 'OUT'à travers le filtre passe-bas R2-C11.

Si la fréquence d'en-trée 'Freq-in'est supé-rieure à 900 Hz et infé-rieure à 1580 Hz, alors la sortie P2 de U1 est au niveau bas et autorise le VCO dans U². La fré-quence de U² est supé-rieure à 'Freq-in', aussi la sortie P2 de U2 est au ni-veau haut. Simultané-ment, Q 1 retire le court-circuit à travers R⁹, et la fréquence du VCO dans IH décroît à 870 Hz. Le rap-port de Ro sur (R4 + R9) dé-termine l'hystérésis du pre^

mier comparateur.

Si 'Freq-in' dépasse 1580 Hz, alors P2 de U2 passe au niveau bas et Q 2 retire le court-circuit à travers Rio. La fréquence du VCO dans U² décroît alors à 1520 Hz. Le rapport de R10 sur (R⁵ + R10) détermine l'hystérésis dans le second comparateur. Ainsi, si 'Freq-in'ausmente de 100 à 3000 Hz par exemple, la sortie passera au

VALEUR DES COMPOSANTS EXTERNES.

niveau haut entre 900 et 1580 Hz ; et si la fréquence décroît de 3000 à 100 Hz, la sortie passera au niveau haut entre 1520 et 870 Hz.

LE 4 0 4 6 SUR S O N SUPPORT.

6 0 E L E C T R O N I Q U E PRATIQUE 2 1 7

+5V

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