PLL-Synthesizer für besonders genaue Frequenzen
Bei einem PLL-Synthesizer handelt es sich um eine elektronische Schaltung, die eine sehr genaue Frequenz erzeugt. Hauptbestandteil dieser Schaltung ist eine automatische Frequenzregelung, welche auf einer sogenannten Phasenregelschleife sowie einem Frequenzteiler und spannungsgesteuertem Oszillator aufgebaut ist. Das Ausgangssignal des
Oszillators wird der Phasenregelschleife zugeführt und automatisch bezüglich der Phasenlage korrigiert.
Wie funktioniert diese Schaltung?
Ein PLL-Synthesizer enthält zwei wichtige Komponenten für eine sehr genaue und präzise Erzeugung von bestimmten Frequenzen. Der PLL-Synthesizer beinhaltet eine elektronische Schaltung, die vorgegebene Schwingungen mit einer bestimmten Frequenz erzeugt. Diese Schwingungen werden sozusagen als Referenz verwendet. Die Abkürzung PLL steht für den englischen Begriff Phase-Locked-Loop, was Phasenregelschleife bedeutet. Diese Phasenregelschleife besteht aus einem spannungsgesteuerten Oszillator, dessen Frequenz und Phase mit der Referenzfrequenz des Synthesizers verglichen werden. Stimmen die Phasen und Frequenzen beider Oszillatoren überein, arbeiten die Oszillatoren synchron. Der PLL-Oszillator ist sozusagen eingerastet oder auch synchronisiert. Weiterhin enthält diese Schaltung einen sogenannten Phasendetektor, der die Phasen beider Frequenzen miteinander vergleicht. Bei den Phasen handelt es sich um den zeitlichen Versatz der Schwingungen beider Oszillatoren.
Der Vergleich anderer Frequenzen als der Referenzfrequenz erfolgt mithilfe eines Frequenzteilers. Dieser Frequenzteiler teilt die durch den spannungsgesteuerten Oszillator erzeugte Frequenz durch den Faktor, durch den sie der Referenzfrequenz entspricht. Anschließend werden die Phasen beider (nun gleichgesetzter) Frequenzen durch den Phasendetektor miteinander verglichen. Stimmen die Phasen beider Frequenzen nicht überein, so erfolgt eine Regelung des frequenzgesteuerten Oszillators, bis eine Übereinstimmung der Phasen beider Frequenzen gegeben ist. Während früher PLL-Synthesizer meist mit diskreten Bauteilen gebaut wurden, greift man heute in den meisten Fällen auf
integrierte Schaltungen zurück, um diese Art der Frequenzerzeugung zu realisieren.
Vor- und Nachteile dieser Schaltungen
- PLL-Synthesizer wurden entwickelt, um Frequenzen möglichst genau und präzise erzeugen zu können. Durch die Phasenregelschleife arbeitet der PLL-Synthesizer äußerst genau. Die sonst durch Temperaturschwankungen erzeugten Frequenzschwankungen anderer Oszillatoren können beim PLL-Synthesizer nahezu vernachlässigt werden.
- Durch das veränderbare Teilerverhältnis der durch den frequenzgesteuerten Oszillator erzeugten Oszillatorfrequenz kann eine sehr schnelle und präzise Frequenzanpassung vorgenommen werden. Ebenso ist dadurch eine digitale Steuerung des Oszillators relativ einfach zu realisieren.
- PLL-Synthesizer erfordern einen etwas höheren Schaltungsaufwand als Oszillatoren anderer Bauart, der aber durch den Einsatz integrierter Schaltungen etwas kompensiert werden kann.
Gehäuseformen der angebotenen integrierten Schaltungen
Wegen der Miniaturisierung durch die SMD-Bauweise der Oszillatorschaltungen werden heute fast ausschließlich SMD-Bauteile verwendet. Bei einfacheren Schaltkreisen kommen Gehäuseformen wie beispielsweise TSSOP-Gehäuse zum Einsatz. Etwas umfangreichere Schaltungsarten verwenden häufig Gehäuseformen wie LFCSP, (V)QFN, TQFP oder auch LLP, die eine wesentlich höhere Anzahl von Anschlüssen enthalten.