UNIVERSITATEA TEHNICA GH. ASACHI IASI FACULTATEA DE ELECTRONICA , TELECOMUNICATII SI TEHNOLOGIA INFORMATIEI

CIRCUITE PLLLucrare de licenta

Indrumator , Conf.dr.ing. Damian Imbrea

Absolvent , Sescu Alexandru

Utilizari ale circuitelor PLL

Recuperarea semnalului de clock si a datelor (clock and data recovery) Generarea semnalului de ceas Distribuirea semnalului de ceas Multiplicarea frecventei Sintetizarea frecventei

Schema bloc a PLL

Detectorul de faza (PD) produce un semnal la iesire proportional cu diferenta de faza a semnalelor aplicate la intrare. Filtrul trece-jos (LPF) rejecteaza componentele de inalta frecventa si permite trecerea semnalelor de joasa frecventa , aceste semnale de J.F. comanda VCO. VCO-ul furnizeaza la iesirea sa o frecventa de oscilatie proportionala cu tensiunea de comanda aplicata la intrarea sa .

Proiectarea PLL

Detectorul faza/frecventa

PFD

Masoara diferenta de faza si frecventa dintre semnalele aplicate la intrare si furnizeaza la iesire un semnal proportional cu aceasta diferenta .Cele 2 semnale de la iesirea PFD (Up si Down) cresc sau scad frecventa de oscilatie a VCO , incarcand sau descarcand condensatorul filtrului .

PFD

Simularea PFDDCLOCK

DATA

UP

DOWN

Pompa de sarcina (CP)

CP

Intrarile sale reprezinta iesirile PFDCP comanda filtrul trece-jos Manipuleaza cantitatea de sarcina de pe condensatoarele filtrului in functie de semnalele Up si Down

Oscilatorul comandat in tensiune (VCO)

VCO

Este componenta de baza a PLL Produce la iesire o frecventa proportionala cu tensiunea de comanda Este implementat cu inversoare cu foame de curent (current starved) Formula frecventei de oscilatie : osc = 0 + KVCO * (VCOM VDD /2 )

Gama de acord a VCO : 250 Mhz - 1.425 Ghz = 1.175 Ghz Frecventa libera de oscilatie : f0 = 1.052 Ghz Castigul VCO : KVCO = 9.36 GHz/V

Simularea VCOSet

Vcom

f0

Caracteristica VCO

Frecventa

Vcom

DPLL

DPLLSincronizeaza semnalul venit din bucla de reactie cu semnalul de referinta Pana la sincronizare (calare) , bucla urmareste frecventa , iar procesul este neliniar In stare de calare bucla urmareste faza , procesul devine liniar

Stabilitatea bucleiDaca filtrul buclei , conectat la iesirea pompei de sarcina ar fi format dintrun singur condensator ,C , atunci bucla ar fi instabila. Functia de transfer in bucla inchisa este

Rezultatul contine 2 poli imaginari si bucla este , deci , instabila. Pentru a evita instabilitatea , trebuie adaugat un zero functiei de transfer in bucla deschisa , lucru realizat cu ajutorul unui rezistor ,R, in serie cu C.

Stabilitatea buclei

Stabilitatea bucleiFiecare pol contribuie cu un defazaj constant de 90, iar intregul sistem oscileaza la intersecitia transmisiei cu frecventa . Pentru a stabiliza sistemul , trebuie modificata caracteristica de faza in asa fel incat defazajul este mai mic de 180 in punctul de intersectie . Exemplu

Stabilitatea bucleiIn aceasta configuratie , tensiunea de comanda are un riplu mare ce perturba VCO , afectand faza iesirii . Pentru a inlatura acest neajuns se adauga un Condensator in paralel cu combinatia serie Rp ,Cp .

Simularea PLL

Calarea PLL la frecventa de 89 MHz

Simularea PLL

Calarea PLL la 37.5 MHz

Parametrii PLLBanda de urmarire, Bu, este domeniul frecventelor in jurul frecventei centrale fo, in care sistemul PLL poate mentine sincronismul cu semnalul de intrare. Banda de captura, Bc, este domeniul frecventelor in jurul frecventei centrale, fo, pentru care bucla poate intra in sincronism cu semnalul de intrare. Timpul de achizitie reprezinta timpul total necesar PLL pentru a captura semnalul (sau pentru a intra in calare)

Bu : 37.5 MHz 89 MHz = 51.5 MHz

Timpii de achizitie rezultati din simulare : 134 ns , 103 ns .