Phase-locked loop
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PLL ist die Abkürzung für den englischen Begriff Phase-locked loop. Der phasengekoppelte Regelkreis ist eine häufig verwendete Schaltung der Elektronik, die u.a. für die Taktsynchronisation verwendet wird.
Funktion
Die Frequenz eines freilaufenden spannungsgeregelten Oszillators (VCO, voltage controlled oscillator) wird durch einen (i.A. programmierbaren) Teiler auf eine feste Vergleichsfrequenz heruntergeteilt. Der Phasenunterschied zwischen der vom VCO abgeleiteten Frequenz und einer zweiten, meist quarzgesteuerten, hochkonstanten Vergleichsfrequenz wird in einem Phasenvergleicher ermittelt und als Regelspannung wieder dem Oszillator zugeführt. Dadurch wird die Frequenz des Oszillators exakt auf das im Teiler eingestellte Vielfache der Vergleichsfrequenz geregelt.
Durch das Hochmultiplizieren der Vergleichsfrequenz wird dem Ausgangssignal der PLL eine Rauschkomponente hinzugefügt, die meist unerwünscht ist. Die Güte einer PLL misst sich deshalb insbesondere an der spektralen Reinheit und der Rauscharmut (v.a. Phasenrauschen) der Ausgangsfrequenz.
Die Arbeitsweise von PLL lässt sich einfach beschreiben mit: "Vorgabe einstellen, Einstellung prüfen, ist die Einstellung ungenau, wird nachgeregelt. Anderenfalls nicht, und der Kreislauf beginnt wieder und wieder."
Interessant ist dabei, eine Schaltung zu konzipieren, die den VCO in möglichst wenigen Zyklen auf die gewünschte Frequenz einregelt.
PLL Regelkreis:
Anwendung
Zur Erzeugung von stabilen Frequenzen bis in den GHz-Bereich (Funktechnik), Erzeugung von programmierbaren Frequenzen, Demodulation von frequenzmodulierten Signalen, Erzeugung von hochfrequenten Takten für Rechner sowie Synthesizer-Tuner, da mit Hilfe dieser Schaltungstechnik ein sehr exaktes anwählen bzw. ansteuern von Frequenzen möglich ist.
Einerseits ist es möglich mit einer festen Referenzfrequenz (Quarz-Oszillator) und einem variablem Feedback-Frequenzteiler eine präzise Ausgangsfrequenz zu erzeugen, was dem genannten Synthesizer-Prinzip entspricht. Anderseits kann man eine variable Frequenz mittels fest eingestelltem Feedback-Frequenzteiler mit einem fixen Faktor multiplizieren.
Siehe auch: Frequency Locked Loop (FLL), Direct Digital Synthesis (DDS)
