Lazo de fase cerrada - pll

Universidad Nacional de Santiago del Estero

F.C.E. y T.

Cátedra: Principios de las Telecomunicaciones

Informe Nº 2

Tema: Lazo de Fase Cerrada PLL's

Docente: Ing. Bianchi

Alumno: Carabajal Ferrero, Claudio
Lazo de Fase Cerrada PLL's
El Lazo de Fase Cerrada o PLL (Phase Locked Loop) por sus siglas en ingles, es básicamente un sistema de control de frecuencia a lazo cerrado(realimentado); consistente en un comparador de fase, un filtro paso bajo, un amplificador de la señal error  y un oscilador controlado por tensión VCO (Voltage Controlled Oscilator) en el camino de la realimentación.
 
  Fig. 1 El esquema de bloques de un sistema básico PLL se muestra en la Figura 1.
Quizás el punto más importante a tener en cuenta cuando diseñamos el PLL es que es un sistemade realimentación como cualquier otro y, de lo que se deduce, que está caracterizado matemáticamente con las mismas ecuaciones que se aplican a los otros sistemas de realimentación más convencionales. Sin embargo, los parámetros de las ecuaciones son algo diferentes ya que en los PLL's la señal de error de realimentación es un error de fase mientras que en los convencionales es una señal error devoltaje o corriente.
FUNCIONAMIENTO DE UN PLL
El principio básico del funcionamiento de un PLL puede explicarse como sigue:
Cuando no hay señal aplicada a la entrada del sistema, la tensión Vd(t) que controla el VCO tiene un valor cero. El VCO oscila a una frecuencia, f0 (o lo que es equivalente en radianes Wo) que es conocida como frecuencia libre de oscilación o natural, que se ajusta conun capacitor y un resistor externos. Cuando se aplica una señal a la entrada del sistema, el detector de fase compara la fase y la frecuencia de dicha señal con la frecuencia del VCO y genera un voltaje de error Ve(t) que es proporcional a la diferencia de fase y frecuencia entre las dos de señales. Este voltaje de error es entonces filtrado, ampliado, y aplicado a la entrada de control del VCO. Deesta manera, la tensión de control Vd(t) fuerza a que la frecuencia de oscilación del VCO varíe de manera que reduzca la diferencia de frecuencia entre f0 y la señal de entrada fi. Si la frecuencia de entrada fi está suficientemente próxima a la de f0, la naturaleza de la realimentación del PLL provoca que el oscilador VCO sincronice y enganche con la señal entrante. Una vez enganchado, lafrecuencia del  VCO es idéntica a la de la señal de entrada a excepción de una diferencia de fase finita.
Esta diferencia de fase neta es Fe, donde: Fe = Fo - Fi
es la diferencia de fase necesaria para generar el voltaje de error corrector Vd para conseguir el desplazamiento de la frecuencia libre del VCO que se igualará a la frecuencia fi de la señal de entrada y así mantendrá el PLL enganchado.Esta capacidad de autocorrección del sistema también permite al PLL "encarrilar" los cambios de frecuencia con la señal de entrada una vez se ha enganchado. La gama de las frecuencias sobre las que el PLL puede mantener el enganche con una señal de entrada se denomina “gama o intervalo de enganche o cierre” del sistema. La banda de las frecuencias sobre las que el PLL pueden engancharse con unaseñal de entrada conocida como “gama o intervalo de captura” del sistema y  nunca es mayor que el intervalo de enganche.
Otros medios de describir la operación del PLL está en observar que el comparador de fase es en realidad un circuito multiplicador que mezcla la señal de entrada con la señal del VCO. Esta mezcla produce una gama de frecuencias que son sumas y diferencias de frecuencias  (fi + fo)y (fi - fo).
Cuando el bucle está enganchado (fi = fo  ; entonces fi + fo= 2fi  y  fi - fo=0); de ahí que, a la salida del comparador de fase solamente tengamos una componente DC. El filtro paso bajo anula la componente de frecuencia suma por estar (fi + fo) fuera de su ancho de banda pero deja pasar la DC que se amplifica entonces y ataca al VCO. Observar que cuando el bucle está enganchado,...