Vom Transistor zur Schaltung - Technische Informatik - page 354

Phasenregelkreise (PLL)

Komplexe Taktversorgungsschaltungen benutzen Phasenregelkreise (PLL -
p oop). Ein Phasenregelkreis besteht aus einer Quelle für den Re-

ferenztakt, einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO - voltage controlled
oscillator), einem Phasenvergleicher, einem Integrator und optional zwei Fre-
quenzteilern (Abb. 4.56). Der Referenztakt T Ref muss eine konstante Frequenz
haben. Bei einem spannungsgesteuerten Oszillator lässt sich die Frequenz über
das Steuerpotenzial ' Ctl einstellen. Der Phasenkomparator vergleicht die ak-
tiven Flanken der beiden Takte und steuert einen Integrator an. Gemeinsam
mit dem Integrator erhöht bzw. verringert der Phasenkomparator das Steuer-
potenzial ' Ctl so, dass sich nach einer gewissen Zeit die Flanken der herunter-
geteilten Takte T 1 und T 2 zeitlich angleichen. Man spricht dann vom Einras-
ten des Regelkreises, der von dem Phasenkomparator mit einem Ready-Signal
quittiert wird. Im eingerasteten Zustand erzeugt der spannungsgesteuerte Os-
zillator einen Takt T VCO mit einer Frequenz von exakt

hase l ocked l

f VCO = Q

P f Ref

(4.36)

(P - Teilerwert für den Referenztakt; Q - Teilerwert für den VCO-Takt; f Ref
- Frequenz des Referenztaktes). Schaltungen mit Phasenregelkreisen in der
Taktversorgung sind erst betriebsbereit, wenn der Regelkreis eingerastet ist.
Nach dem Zuschalten der Versorgungsspannung dauert das einige Hundert
Takte. Erst dann kann der Rest der Schaltung initialisiert werden und seinen
normalen Betrieb aufnehmen. Wenn diese Reihenfolge verletzt wird, kann es
zu Fehlfunktionen kommen.

T VCO

Taktteiler
1:Q

T 1

↑

VCO

Phasen-
verglei-
cher

Inte-

ϕ Ctl

grator

Taktteiler
1:P

T 2 ↓

T Ref

Ready

Rdy

t ∆T12

Abb. 4.56. Takterzeugung mit einem Phasenregelkreis

Phasenregelkreise werden zur Frequenzvervielfachung und zur Korrektur
von Taktversätzen eingesetzt. Zur Erzeugung von Takten mit einem ganzzah-
ligen Vielfachen der Frequenz des Basistaktes wird der P-Teiler nicht benötigt
(P = 1). Mit dem Q-Teiler wird der gewünschte Vervielfachungsfaktor einge-
stellt. Mit P >1 und Q>1 lassen sich nicht ganzzahlige Vielfache der Basis-
taktfrequenz einstellen. Eine andere Anwendung von Phasenregelkreisen ist
die Korrektur oder Erzeugung von Taktversätzen. Abbildung 4.57a zeigt einen
Phasenregelkreis mit einem Johnson-Zähler als Taktteiler. Der Schaltungstakt