Lazo De Amarre De Fase - Telecomunicaciones
Páginas: 11 (2650 palabras)
Publicado: 10 de septiembre de 2011
Introducción.
En la práctica consistió en visualizar el funcionamiento de un circuito denominado PLL por sus siglas en inglés (Phase Lock Loop) o bucle de enganche de fase. Este circuito que es utilizado en una gran cantidad de aplicaciones como lo son la sintonía de señales, reconstrucción de señales dañadas por ruido, en sintetizadores de sonido, etc. Es un circuito complejo es todo unsistema por sí solo y este está retroalimentado, sus tres etapas son parte fundamental del mismo y sin alguna de ellas no funcionaría como tal.
Aunque fue un aproximación sencilla en la utilización del circuito está presente en la practica la esencia del funcionamiento del mismo, viendo sus márgenes de captura y de enganche y un pequeño circuito simple que sirvió de base para ver el funcionamientoy también las características de este integrado.
Marco Teórico
El circuito PLL es un sistema realimentado cuyo objetivo principal consiste en la generación de una señal de salida con amplitud fija y frecuencia coincidente con la de entrada, dentro de un margen determinado.
Comprende tres etapas fundamentales, véase figura A:
● Comparador de fase (CF). Suministra una salida quedepende del valor absoluto del desfase entre las señales de salida y de entrada. En algunos casos, esta etapa está constituida por un multiplicador.
● Filtro pasa-bajo (PL). Destinado a la transmisión de la componente de baja frecuencia de la salida de la etapa anterior.
● Oscilador controlado por tensión (VCO). Genera la tensión de salida, con frecuencia dependiente de la tensión de salida delfiltro PL.
Fig.A. Diagrama de bloques de un circuito PLL
Cuando el PLL está fuera de sintonía, a frecuencia de señal de entrada muy alta o bien muy baja, la tensión de salida adopta la pulsación central (ωco), frecuencia natural o de libre oscilación. Existe una banda de frecuencias (ΔωL margen de enganche, lock range) entre las que el PLL está en sintonía, caracterizada por ωi=ω0, y otraentre las que el circuito es capaz de sintonizar (ΔωC margen de captura, capture range). El margen de captura es siempre inferior al de enganche y ambos están centrados respecto a la pulsación central, ver figura B.
Fig. B. Márgenes de captura y de enganche
En todo el estudio se admitirá que CF es un multiplicador; entonces su tensión de salida es:
con:
siendo Kd la ganancia deconversión del CF (Phasecomparator-conversion gain).
La señal de salida comprende dos componentes con pulsaciones ωo-ωi y ωo+ωi. Cuando el PLL está fuera de sintonía (ωo≠ωi y |ωo-ωi|τ>>1) ambas se sitúan en la banda atenuada del filtro, la tensión de salida de éste es prácticamente nula y la pulsación de la señal de salida se fija en ωco. Por el contrario, si el PLL está sintonizado (ωo=ωi) una delas dos componentes anteriores es continua, es también el valor medio de tensión de salida del filtro (Vfm) y, a través del VCO modifica la frecuencia de la señal de salida, El VCO verifica la relación ωo= ωco +K0vf siendo K0 su ganancia de conversión (VCO conversión gain). Como Vfm depende del desfase θo-θi, la realimentación impone que, en régimen permanente las señales de salida y entradatengan un desfase dependiente de la desviación de frecuencia ωo-ωco.
2. Márgenes de captura y de enganche
2.1. Margen de enganche.
Partiendo del supuesto de que el bucle está sintonizado la salida del multiplicador es
Tensión que comprende dos componentes: una continua y otra con frecuencia doble a la de entrada. Admitiendo que esta última resulte suficientemente atenuada por el filtro, latensión de salida y la pulsación de oscilación del VCO son, respectivamente:
en las que θe = θo - θi es el desfase entre las señales de entrada y de salida y Kv (igual a K0 Kd) es la ganancia de lazo (loop gain). Mientras el bucle esté sintonizado, la pulsación de salida sólo puede variar entre los siguientes límites:
o lo que es análogo, el PLL permanece sincronizado dentro del margen...
En la práctica consistió en visualizar el funcionamiento de un circuito denominado PLL por sus siglas en inglés (Phase Lock Loop) o bucle de enganche de fase. Este circuito que es utilizado en una gran cantidad de aplicaciones como lo son la sintonía de señales, reconstrucción de señales dañadas por ruido, en sintetizadores de sonido, etc. Es un circuito complejo es todo unsistema por sí solo y este está retroalimentado, sus tres etapas son parte fundamental del mismo y sin alguna de ellas no funcionaría como tal.
Aunque fue un aproximación sencilla en la utilización del circuito está presente en la practica la esencia del funcionamiento del mismo, viendo sus márgenes de captura y de enganche y un pequeño circuito simple que sirvió de base para ver el funcionamientoy también las características de este integrado.
Marco Teórico
El circuito PLL es un sistema realimentado cuyo objetivo principal consiste en la generación de una señal de salida con amplitud fija y frecuencia coincidente con la de entrada, dentro de un margen determinado.
Comprende tres etapas fundamentales, véase figura A:
● Comparador de fase (CF). Suministra una salida quedepende del valor absoluto del desfase entre las señales de salida y de entrada. En algunos casos, esta etapa está constituida por un multiplicador.
● Filtro pasa-bajo (PL). Destinado a la transmisión de la componente de baja frecuencia de la salida de la etapa anterior.
● Oscilador controlado por tensión (VCO). Genera la tensión de salida, con frecuencia dependiente de la tensión de salida delfiltro PL.
Fig.A. Diagrama de bloques de un circuito PLL
Cuando el PLL está fuera de sintonía, a frecuencia de señal de entrada muy alta o bien muy baja, la tensión de salida adopta la pulsación central (ωco), frecuencia natural o de libre oscilación. Existe una banda de frecuencias (ΔωL margen de enganche, lock range) entre las que el PLL está en sintonía, caracterizada por ωi=ω0, y otraentre las que el circuito es capaz de sintonizar (ΔωC margen de captura, capture range). El margen de captura es siempre inferior al de enganche y ambos están centrados respecto a la pulsación central, ver figura B.
Fig. B. Márgenes de captura y de enganche
En todo el estudio se admitirá que CF es un multiplicador; entonces su tensión de salida es:
con:
siendo Kd la ganancia deconversión del CF (Phasecomparator-conversion gain).
La señal de salida comprende dos componentes con pulsaciones ωo-ωi y ωo+ωi. Cuando el PLL está fuera de sintonía (ωo≠ωi y |ωo-ωi|τ>>1) ambas se sitúan en la banda atenuada del filtro, la tensión de salida de éste es prácticamente nula y la pulsación de la señal de salida se fija en ωco. Por el contrario, si el PLL está sintonizado (ωo=ωi) una delas dos componentes anteriores es continua, es también el valor medio de tensión de salida del filtro (Vfm) y, a través del VCO modifica la frecuencia de la señal de salida, El VCO verifica la relación ωo= ωco +K0vf siendo K0 su ganancia de conversión (VCO conversión gain). Como Vfm depende del desfase θo-θi, la realimentación impone que, en régimen permanente las señales de salida y entradatengan un desfase dependiente de la desviación de frecuencia ωo-ωco.
2. Márgenes de captura y de enganche
2.1. Margen de enganche.
Partiendo del supuesto de que el bucle está sintonizado la salida del multiplicador es
Tensión que comprende dos componentes: una continua y otra con frecuencia doble a la de entrada. Admitiendo que esta última resulte suficientemente atenuada por el filtro, latensión de salida y la pulsación de oscilación del VCO son, respectivamente:
en las que θe = θo - θi es el desfase entre las señales de entrada y de salida y Kv (igual a K0 Kd) es la ganancia de lazo (loop gain). Mientras el bucle esté sintonizado, la pulsación de salida sólo puede variar entre los siguientes límites:
o lo que es análogo, el PLL permanece sincronizado dentro del margen...
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