LM565 Phasenregelkreis-IC – Die ideale Lösung für lineare Systeme

LM565 Pinout-Konfiguration

Der LM565 PLL verfügt über vierzehn Pins, deren Funktionen wir im Folgenden besprechen.

Der LM565 Pinout

Pin 1 / -Vcc – Der Eingangs-Pin für die negative Spannungsversorgung.

Pin 2 und Pin 3 / Eingang sind die FM-Signal- oder Phasendetektor-Eingangspins.

Pin 4 / V_CO Ausgang – Dieser Pin fungiert als Spannungsgesteuerter Oszillator (V_CO) Ausgang.

Pin 5 / Phasenkomparator V_CO Eingang – Der Phasendetektor-Eingangspin führt den V_CO-Ausgang zurück.

Pin 6 / Referenzausgang – Dieser Pin kennzeichnet einen internen Verstärker-Referenzausgang.

Pin 7 / V_CO Steuerspannung – Über diesen Pin erhalten Sie die V_CO-Steuerspannung.

Pin 8 / Timing-Widerstand – Der Widerstandspin legt die freie Lauf-Frequenz des VCO fest.

Pin 9 / Timing-Kondensator – Der Kondensatorpin dient dem freien Lauf der VCO-Frequenz.

Pin 10 / +Vcc – Dies ist der Pin für die positive Spannungsversorgung.

Pin 11 bis Pin 14 – Diese vier Pins sind nicht verbunden (NC).

LM565 Eigenschaften und Spezifikationen

Im Folgenden werden die Spezifikationen und Merkmale des LM565 IC vorgestellt.

• Breiter Versorgungsspannungsbereich mit einem Versorgungsstrom von 12,5 mA.
• Betriebsspannungsbereich von ±5 V bis ±12 V (maximale Versorgungsspannung).
• Maximale Leistungsaufnahme von 1400 mW und eine maximale V_CO-Betriebsfrequenz von 500 kHz.
• Der V_CO weist eine Frequenzstabilität von 200 ppm/°C auf.
• Der PLL hat eine Linearität von 0,2 % demoduliertem Ausgang.
• Lagertemperatur von -65 °C bis +150 °C, Betriebstemperatur von -55 °C bis +125 °C.
• Verfügbar als lineares Dreieckssignal mit Phasen-Nulldurchgängen. Kompatibel mit DTL- und TTL-Rechteckausgang sowie Phasendetektoreingang.

Blockdiagramm des PLL und Funktionsprinzip

PLL-Komponenten

Ein Phasenregelkreis (PLL) besteht typischerweise aus drei Blöcken:

• Ein aktiver Tiefpassfilter,
• Ein Phasendetektor, und
• Ein spannungsgesteuerter Oszillator (V_CO).

Vereinfachtes Blockdiagramm des LM565 PLL

Vereinfachtes Blockdiagramm des LM565 PLL

Das Diagramm zeigt, dass der Phasendetektor-Ausgang als Eingang für den aktiven Tiefpassfilter dient. Gleichzeitig kann der Ausgang des aktiven Tiefpassfilters als V_CO-Eingang verwendet werden.

Funktionsweise als PLL

Kurz zusammengefasst arbeitet der PLL wie folgt:

• Der Phasendetektor (PD) erzeugt eine Gleichspannung proportional zur Phasendifferenz zwischen dem Rückführsignal (f_out) und dem Eingangssignal (f_in).
• Da der PD als Multiplikator fungiert, entstehen zwei Frequenzkomponenten: die Differenz (f_in - f_out) und die Summe (f_in + f_out).
• Der aktive Tiefpassfilter verstärkt das Signal und erzeugt eine Gleichspannung, nachdem er hochfrequente Anteile vom Phasendetektor-Ausgang entfernt hat.
• Ohne Eingangssignal liefert der V_CO ein Signal mit einer bestimmten Frequenz. Eine anliegende Gleichspannung verschiebt diese Frequenz. Die Gleichspannung am Tiefpassfilter-Ausgang ist direkt proportional zur Frequenzabweichung.

Hinweis: Der Prozess läuft so lange, bis die Eingangssignal-Frequenz der V_CO-Frequenz entspricht.

PLL-Betriebsmodi

Der PLL arbeitet in drei Modi:

• Einfangmodus (Capture Mode),
• Sperrmodus (Lock Mode), und
• Freilaufmodus (Free-running Mode).

Initial ohne Eingangssignal arbeitet der PLL im Freilaufmodus. Nach Anlegen einer Frequenz wechselt der V_CO-Ausgang in den Einfangmodus. Schließlich arbeitet der PLL im Sperrmodus, wenn Eingangs- und Ausgangsfrequenz übereinstimmen.

IC 565 PLL Blockdiagramm

Blockdiagramm des LM565 PLL

565 Phasenregelkreis: Blockdiagramm-Erklärung

Das Blockdiagramm des IC 565 umfasst einen V_CO in einer Rückführschleife, einen Verstärker, einen Tiefpassfilter und einen Phasendetektor.

Der phasengeregelte Rückführkreis hat keine interne Verbindung. Daher müssen Pin 4 (V_CO Ausgang) und Pin 5 (Phasenkomparator Eingang) extern verbunden werden.

Bei Frequenzvervielfachungs-Anwendungen wird ein digitaler Frequenzteiler zwischen Pin 5 und Pin 4 in die Schleife eingefügt.

LM565 Ähnliche ICs

Alternativen oder Ersatz für den LM565 IC sind: 74LV4046A, 74HCT9046A, MAX2880 und MC1648.

565 Phasenregelkreis: Verwendung des LM565 IC

Um die Verwendung zu verstehen, betrachten wir das interne Blockdiagramm des LM565 IC.

Internes Blockdiagramm des LM565 PLL-Chips

Erklärung

• Pin 3 und Pin 2 sind die Eingangspins für das analoge Eingangssignal. Da Pin 3 meist auf Masse liegt, fungiert Pin 2 als eigentlicher Eingang.
• Das Eingangssignal und der V_CO-Rückführ-/Ausgang gelangen zum Phasendetektor (PD). Dieser liefert eine positive Ausgangsspannung bei Frequenz- oder Phasendifferenz, und null Volt bei Übereinstimmung.
• Ein Verstärker empfängt diese Spannung, verstärkt sie und gibt sie an den V_CO weiter. Der V_CO ändert seine Frequenz proportional zur Eingangsspannung.
• Die Regelung sorgt dafür, dass V_CO-Frequenz und Eingangssignal-Frequenz angleichen.
• Ohne Eingang arbeitet der V_CO im Freilaufmodus mit einer Frequenz, die durch den Widerstand an Pin 8 und den Kondensator an Pin 9 bestimmt wird.

565 Phasenregelkreis: Anwendungen

Anwendungen des LM565 IC umfassen:

• Ton-Dekodierung,
• Signalregeneration,
• FM- und FSK-Demodulation,
• Kohärente Demodulatoren,
• Daten- und Band-Synchronisation,
• Telemetrie-Empfänger,
• Modems,

(Modem-Router)

• SCA-Demodulatoren,
• Frequenzteilung und -vervielfachung, und
• Frequenzsynthese.

Blockdiagramm eines PLL-Frequenzsynthesizers

565 PLL: Verwandte Fragen

1. Wie lautet die Formel für die Freilauffrequenz F_O des 565 PLL?

Die Formel lautet:

F_O = 1,24 / (R1 × C1) Hz

Wobei:

• F_O = Mittenfrequenz
• R1 = Externer Widerstand an Pin 8 (Wert zwischen 2 kΩ und 20 kΩ)
• C1 = Externer Kondensator an Pin 9 (beliebiger Wert)

2. Was ist die Einfangzeit (Pull-in Time)?

Die Einfangzeit ist die Gesamtzeit, die ein PLL benötigt, um eine Verriegelung (Lock) herzustellen.

3. Was ist ein V_CO?

Ein spannungsgesteuerter Oszillator (V_CO) ist ein Oszillatorschaltkreis, der eine externe Spannung zur Steuerung der Schwingungsfrequenz verwendet.

4. Definieren Sie Einfangbereich (Capture Range) und Sperrbereich (Lock Range)? Welcher ist größer?

Der Sperrbereich (Lock Range) ist der Frequenzbereich, in dem der PLL die Verriegelung halten und Änderungen des Eingangssignals verfolgen kann. Der Einfangbereich (Capture Range) ist der Frequenzbereich, in dem der PLL zunächst eine Verriegelung erlangen kann.

Der Sperrbereich ist größer als der Einfangbereich.

Fazit

Wir haben das Ende unseres Artikels erreicht und hoffen, dass Sie nun besser über den LM565 PLL informiert sind. Bei weiteren Fragen kontaktieren Sie uns gerne – wir sind jederzeit für Sie da.