Diseño e implementación de un frecuencímetro utilizando un pll (4046
Páginas: 8 (1836 palabras)
Publicado: 1 de abril de 2011
Informe del Laboratorio No.4
“Diseño e implementación de un frecuencímetro utilizando un PLL (4046)”
Andrés Mauricio Pérez Cod: 2420051013
Carlos Fernando Reyes Cod: 2420051025
Ingeniería Electrónica
Ing. Willer Ferney Montes
Universidad de Ibagué, Coruniversitaria
Ibagué, Tolima
Resumen
En el siguiente laboratorio se presenta el diseño e implantación de unfrecuencímetro utilizando el PLL 4046 como conversor de frecuencia a voltaje, para luego caracterizar y lograr la medición de una señal por medio de un voltímetro. Se podrá encontrar un marco teórico interesante con sus respectivas bibliografías, el diagrama de bloques del frecuencímetro, el diseño con sus respectivos cálculos de componentes y una recopilación de de datos.
Introducción
Elfrecuencímetro es un instrumento electrónico de medición que compara el valor de la frecuencia de una señal periódica desconocida contra la frecuencia de otra señal periódica conocida. Utilizando un PLL la señal conocida seria la frecuencia natural del VCO.
Nuestro diseño del frecuencímetro va enfocado principalmente en la elaboración de este sin PIC, es decir queremos mostrar la señal medida enun voltímetro, para hacer que los gastos sean mínimos y centrarnos en un análisis más a fondo del PLL.
Marco Teórico
PLL - Lazos Enganchados en Fase:
Es un circuito que permite que una señal de referencia externa, controle la frecuencia y la fase de un oscilador.
Uno de los bloques más importantes para la elaboración del Frecuencímetro es el VCO:
El VCO (Voltage Controlled Oscilator)oscila libremente a una frecuencia, determinada por una red RC o LC, llamada frecuencia de corrida libre ff (free frequency). Esta frecuencia es comparada con la frecuencia fS de una señal de referencia en el detector de fase, el cual entrega la mezcla de ambas fS-fO o fO-fS dependiendo cual es mayor. Los productos de alta frecuencia tal como fS+fO, 2fS, 2fO, etc. son eliminados por el filtropasa bajos F(s).
Comparador de fase, emite una señal de error cuando las dos señales de entrada no se encuentran en fase. Aunque, la salida se relacione con diferencia de fases entre las señales también se puede encontrar una relación directa con la frecuencia, es por esta razón que la señal de salida del comparador de fase puede ser interpretada como una señal de error que indica cuando lasseñales de entrada no tienen la misma frecuencia.
El objetivo del filtro pasa bajos es eliminar las rápidas variaciones de la señal de entrada y conservar en el caso ideal solamente la componente DC de esta. Sin embargo, aunque el uso de este filtro parece traer muchas ventajas, también trae ciertos inconvenientes, el principal es que limita lo que se conoce como el rango de captura de la señal,esto sucede debido a que grandes cambios en frecuencia producen una respuesta lenta en la señal de salida del filtro por lo tanto retardan la acción del VCO provocando su desenganche.
Nota: Si se desea tener el mayor rango de captura (el cual es igual al rango de enganche) se deberá excluir del uso del filtro, habrá una mayor inestabilidad del sistema.
Estados de funcionamiento del PLL:Estado de corrida libre: Esta condición ocurre cuando no hay señal de entrada o hay una señal de entrada a la cual el lazo no tiene posibilidades de enganchar. En esta condición, generalmente Vd=0 o Vd» VDD /2, cuando el chip es alimentado con una fuente de tensión VDD no partida.
Estado fijo: Es el que corresponde cuando el lazo está enganchado en fase. fO=fS. Cuando un lazo está enganchado porcada ciclo de la señal de entrada, hay uno y solo un ciclo de la señal de salida. Si el comparador de fase no excede su rango lineal se asegura el cumplimiento de esta condición.
Estado de captura: Es el estado previo al fijo, es cuando el VCO está cambiando de frecuencia, intentando enganchar la frecuencia de la señal de referencia.
Rangos de funcionamiento:
El rango de seguimiento 2fL...
“Diseño e implementación de un frecuencímetro utilizando un PLL (4046)”
Andrés Mauricio Pérez Cod: 2420051013
Carlos Fernando Reyes Cod: 2420051025
Ingeniería Electrónica
Ing. Willer Ferney Montes
Universidad de Ibagué, Coruniversitaria
Ibagué, Tolima
Resumen
En el siguiente laboratorio se presenta el diseño e implantación de unfrecuencímetro utilizando el PLL 4046 como conversor de frecuencia a voltaje, para luego caracterizar y lograr la medición de una señal por medio de un voltímetro. Se podrá encontrar un marco teórico interesante con sus respectivas bibliografías, el diagrama de bloques del frecuencímetro, el diseño con sus respectivos cálculos de componentes y una recopilación de de datos.
Introducción
Elfrecuencímetro es un instrumento electrónico de medición que compara el valor de la frecuencia de una señal periódica desconocida contra la frecuencia de otra señal periódica conocida. Utilizando un PLL la señal conocida seria la frecuencia natural del VCO.
Nuestro diseño del frecuencímetro va enfocado principalmente en la elaboración de este sin PIC, es decir queremos mostrar la señal medida enun voltímetro, para hacer que los gastos sean mínimos y centrarnos en un análisis más a fondo del PLL.
Marco Teórico
PLL - Lazos Enganchados en Fase:
Es un circuito que permite que una señal de referencia externa, controle la frecuencia y la fase de un oscilador.
Uno de los bloques más importantes para la elaboración del Frecuencímetro es el VCO:
El VCO (Voltage Controlled Oscilator)oscila libremente a una frecuencia, determinada por una red RC o LC, llamada frecuencia de corrida libre ff (free frequency). Esta frecuencia es comparada con la frecuencia fS de una señal de referencia en el detector de fase, el cual entrega la mezcla de ambas fS-fO o fO-fS dependiendo cual es mayor. Los productos de alta frecuencia tal como fS+fO, 2fS, 2fO, etc. son eliminados por el filtropasa bajos F(s).
Comparador de fase, emite una señal de error cuando las dos señales de entrada no se encuentran en fase. Aunque, la salida se relacione con diferencia de fases entre las señales también se puede encontrar una relación directa con la frecuencia, es por esta razón que la señal de salida del comparador de fase puede ser interpretada como una señal de error que indica cuando lasseñales de entrada no tienen la misma frecuencia.
El objetivo del filtro pasa bajos es eliminar las rápidas variaciones de la señal de entrada y conservar en el caso ideal solamente la componente DC de esta. Sin embargo, aunque el uso de este filtro parece traer muchas ventajas, también trae ciertos inconvenientes, el principal es que limita lo que se conoce como el rango de captura de la señal,esto sucede debido a que grandes cambios en frecuencia producen una respuesta lenta en la señal de salida del filtro por lo tanto retardan la acción del VCO provocando su desenganche.
Nota: Si se desea tener el mayor rango de captura (el cual es igual al rango de enganche) se deberá excluir del uso del filtro, habrá una mayor inestabilidad del sistema.
Estados de funcionamiento del PLL:Estado de corrida libre: Esta condición ocurre cuando no hay señal de entrada o hay una señal de entrada a la cual el lazo no tiene posibilidades de enganchar. En esta condición, generalmente Vd=0 o Vd» VDD /2, cuando el chip es alimentado con una fuente de tensión VDD no partida.
Estado fijo: Es el que corresponde cuando el lazo está enganchado en fase. fO=fS. Cuando un lazo está enganchado porcada ciclo de la señal de entrada, hay uno y solo un ciclo de la señal de salida. Si el comparador de fase no excede su rango lineal se asegura el cumplimiento de esta condición.
Estado de captura: Es el estado previo al fijo, es cuando el VCO está cambiando de frecuencia, intentando enganchar la frecuencia de la señal de referencia.
Rangos de funcionamiento:
El rango de seguimiento 2fL...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.