PLL násobička kmitočtu ICS 501 - chování při změně kmitočtu

[Milan]

Zaujal mě obvod ICS501 - PLL násobička kmitočtu do 160MHz . Tento obvod
viz záhlaví katalogu v příloze umožňuje násobit kmitočet buď připojeného krystalu nebo ext. signálu . Hledal jsem všude možně , bohužel nenašel ,
jak se bude násobička chovat , bude-li do ní zaveden signál z vnějšku s měnícím se kmitočtem . Staticky se to asi srovná , co však bude ta smyčka PLL dělat, když by byl signál na vstupu třeba frekvenčně modulován třeba 1 kHz ( s malým zdvihem ) ? Bude přeskakovat násobící poměr či co se bude dít ? V katalogu vidím jen údaj o šířce pásma 10 kHz a netuším co si pod tím představit (šíře pásma zachycení pll smyčky ? ) .
Zajímavé na tom obvodu je i to, že jej lze v kaskádě zapojit na sebe , samozřejmě se pak stejným poměrem násobí i ujíždění atd. oscilátoru , ale to je jiný problém . Výstupní napětí není sinusové, ale obdélník s "kulatými
rohy" deformovaný podle kmitočtu.
Poradí někdo ? Díky .

[barnodaj]

Třeba:
https://swharden.com/blog/2016-08-31-ic ... ultiplier/
Jinak je český popis v některém AR-PE dva - tři roky zpátky

[Milan]

Jo, jo , díky, četl jsem , o proměnlivé ( třeba fm ) frekvenci , tj. o nějakém dynamickém režimu jsem bohužel nic nenašel .

[samec]

Tažko povedať, čo je vnútri. Môže tam byť celý procesor. Obvod si zrejme odmerá vstupnú frekvenciu a automaticky nastaví nejakú preddeličku, aby sa vstupná frekvencia dostala do pracovnej šírky pásma PLL a potom to ešte delí v pomere nastavenom na pinoch S0 a S1. Je viacro možností, ako zistiť, jak v skutočnosti funguje: Reverzný inžiníring - otvoriť čip a pod mikroskopom rozanalyzovať zapojenie, vyhľadať firemné patenty, priemyselná špionáž, alebo merať a merať a merať. Datašit je v tomto skôr reklamný prospekt. Dá sa v ňom ale medzi riadkami vyčítať niekoľko zaujímavých informácií, ktoré by dokopy snáď mohli niečo objasniť.

Using Phase-Locked Loop (PLL) techniques, the device uses a standard fundamental mode, inexpensive crystal to produce output clocks up to 160 MHz.

Stored in the chip’s ROM is the ability to generate nine different multiplication factors, allowing one chip to output many common frequencies (see table on page 2).

This product is intended for clock generation. It has low output jitter (variation in the output period), but input to output skew and jitter are not defined or guaranteed. For applications which require defined input to output skew, use the ICS570B.

Features:
• Zero ppm multiplication error
• Input crystal frequency of 5 - 27 MHz
• Input clock frequency of 2 - 50 MHz

Kód: Vybrat vše

Clock Output Table:
S1 S0 CLK            Minimum Input <---
...
0  M  5.3125X input   20 MHz
...
M  0  6.25X input     4 MHz
...
M  1  3.125X input    8 MHz 
...

AC Electrical Characteristics:
Output Frequency ... Min. 13 Max. 160 MHz
PLL Bandwidth 10 kHz
Absolute Clock Period Jitter tja Deviation from mean +70 ps
One Sigma Clock Period Jitter tjs 25 ps

Zvláštne, že hentomu to šlo aj mimo rozsah datašitu.
https://swharden.com/blog/2016-08-31-ics501-simple-frequency-multiplier/

[radek89]

Hledal jsem všude možně , bohužel nenašel ,
jak se bude násobička chovat , bude-li do ní zaveden signál z vnějšku s měnícím se kmitočtem . Staticky se to asi srovná , co však bude ta smyčka PLL dělat, když by byl signál na vstupu třeba frekvenčně modulován třeba 1 kHz ( s malým zdvihem ) ? Bude přeskakovat násobící poměr či co se bude dít ?

Na obrázcích je skokové přepínání mezi 2 - 20 MHz, násobící poměr x2.
Pokud se jde se vstupním kmitočtem nahoru (žlutá křivka), výstupní kmitočet (fialová křivka) plynule stoupá dokud se ve smyčce nesrovná (po cca 40 us).
Při snížení dolů srovnání trvá o něco déle, co přesně se stane je vidět na dalším obrázku.
Na posledním obrázku je vstup frekvenčně modulován trojúhelníkem 10 kHz ve stejném rozsahu.

[eleferner]

Na toto ma vliv parametr "PLL Bandwidth" v datasheetu. Vuci referencnimu kmitoctu se PLL chova jako dolni propust, tj. ma tendenci zmeny referencniho kmitoctu potlacovat. Pokud se vstupni kmitocet meni rychleji nez PLL Bandwidth, tak dojde k rozpadu zpetnovazebni smycky, tedy kmitocet na vystupu PLL uz nebude navazany na referencni (bude litat sem a tam). U ICS501 je PLL Bandwidth 10 kHz.

[Milan]

Moc díky chlapi, něco takového jsem hledal . Ale stejně poprosím o dovysvětlení - co to znamená prakticky " když se vstupní kmitočet mění rychleji než je šířka pásma PLL " ? Když se kmitočet na vstupu mění, může se změnit rychlostí třeba 1 Hz/ 1s - to asi bude obvod stíhat - nebo ale také rychlostí třeba 1MHz / 1s - a to už nedovedu posoudit , protože nevím, jaký je vztah mezi šířkou pásma PLL a rychlostí změny vstupního kmitočtu.
Ale možná je to jinak, než myslím , nevím, je-li uvnitř klasická PLL s VCO nebo je to uděláno nějak jinak .
Konkrétně signál na vstupu je fm , modulace 1 kHz , kmitočtový zdvih
může být jaký, aby to stíhalo ?
Našel jsem na nějakém ruském webu vysílač s ics501,krystalem ,který je rozlaďován varikapem nf signálem z mikrofonu , pak se to násobí někam do pásma FM . Zde bude zdvih malý , krystal se varikapem moc nepřeladí ,
(lépe to jde jodem ). Já bych potřeboval ,aby to fungovalo s větším kmit.zdvihem.

[eleferner]

Casova odezva na zmenu vstupni frekvence je dana prenosovou funkci PLL smycky "Closed-Loop PLL Transfer Function". Samozrejme v datasheetu ji neudavaji, skoro nikdo ji nepotrebuje znat. Jde ji zmerit, ale zde bude nejjednodussi, kdyz ten obvod zkratka prakticky otestujes. Nicmene kdybys chtel, tak tady je na strankach 12 az 33 vysvetlene, jak se to ma teoreticky chovat:

https://www.delroy.com/PLL_dir/tutorial ... slides.pdf

[Milan]

Díky za podklady , pokusím se tím prokousat. Máš ale pravdu v tom, že nejjednodušší je obvod otestovat - a v tom je pro mě velký problém - čím ?
Staticky mně stačí čítač , ovšem v dynamickém režimu bych potřeboval spolehlivý generátor s fm modulací a na výstupu něco , čím změřím , co z toho vlastně leze. A to je problém , můj BM566A takovou práci neodvede a čítač ukáže možná nějaké střední hodnoty frekvence podle času měření .
Proto jsem se pokusil získat bližší info zde od kolegů , ale zřejmě jsem si vybral přiliš atypickou aplikaci obvodu . No uvidím, třeba se zvýšeným úsilím k něčemu dopracuji .

[Milan]

Zdravím Radka89 do Moravské Nové Vsi. Byl jsem tam jednou v životě , a sice někdy roce 1972 v létě v příšerném vedru coby jeden z asi 100 budoucích inženýrů z VUT / elekrofakulty na šestitýdenním kurzu po absolvování tzv.vojenské katedry . Vzpomínám na výcvik v "ostrých" radarech P-15 systému PVOS , objekt cca 150x150m s ploty hlídanými mj.
podél obvodu psy na lanech s kladkami, suché WC , miliony much, voda jen cca 1 hod. denně navíc s příměsí všudypřítomné nafty, příšerný rámus větráků a vedro v zapnutých radarech, ale také na místní krčmu, výpomoc v JZD při sklizni slámy a nádhernou novou tuším BMW motorku předsedy JZD , kterou používal k jízdám po polích. No byli jsme mladí, tak jsme to povětšině brali jako srandu , samotná vojna jeden rok pak už byla téměř selanka .
Rád bych poprosil ještě o vysvětlení těch obrázků - úplně tomu nerozumím.
První dva , jak to chápu, ukazují odezvu na výstupu při skokové změně frekvence na vstupu obvodu z 2 na 20 MHz a zpět . Při té změně "zpět" se to zakoktává, VCO nestíhá a na výstupu se přechodně objevuje ledacos ,co se vstupním signálem moc nesouvisí. "Přeladění" VCO trvá desítky µs
(asi 40 nahoru a řekneme 100 zpět) . Předpokládám, že toto nebude závislé na koeficientu násobení frekvence , protože tam se mění jen dělící poměr
v asi velmi rychlé děličce , ale VCO a filtr smyčky zůstává stejný . To je ale jen moje spekulace , dovnitř obvodu nevidím.
Problém mám s pochopením třetího obrázku . Nevidím tam frekvence od do, jak se mění vstupní signál s 10 kHz trojúhelníky modulace .
A teď to, co mě nejvíce zajímá: Změna z 2 na 20 MHz je obrovská .
Mně bohatě stačí při modulačním kmitočtu 1 kHz sinus změna vstupní frekvence o +- 25 kHz při střední hodnotě "nosné" třeba 10 MHz a násobení 2 . Z principu asi doby , které VCO potřebuje k přeladění,
budou obdobné jako na obr. 1 a 2 anebo budou kratší ? Měním-li relativně pomalu frekvenci na vstupu , předpokládám, že i v průběhu té změny se VCO přelaďuje , ale jak rychle, nedokážu odhadnout. Stejně tak nedokážu odhadnout , jaký je vztah mezi šířkou pásma smyčky (10 kHz) a rychlostí
možné změny frekvence VCO. Chápu, že ujede-li frekvence na vstupu o více než 10 kHz oproti výstupu , fázový/frekvenční detektor na vstupu
může dělat blbosti ( výsledkem je to zakoktávání) , ale jak z toho odhadnout , jak rychle se VCO stačí přelaďovat , to netuším . Obvody mám na stole, ale změřit to není čím . Kdybys měl nějaký detailnější názor na problém, velmi jej uvítám .