PLL Beschaltung (4046) & Formeln?

Hallo Elektrotechniker,

ich muß eine Schaltung bauen, die aus der Frequenz (Takt) f = 21,333kHz eine Frequenz von 64 kHz macht.(Also um Faktor 3 erhöhen)
Dafür ist eine PLL-Schaltung (der Rest der Schaltung läuft auch mit 5 V - CMOS-Technik) wohl am idealsten.
Allerdings kann ich keine richtigen Formeln finden um den 4046 IC-Baustein aus der CMOS-Serie zu beschalten:
C1 und R1,R2 (Frequenz des VCO, also 64kHz)

Der Ausgang des VCO wird auf einen Binärzähler geschickt der bei 011
(3 Flanken) wieder auf den Vergleicher geschickt wird.
Falls ich etwas bisher falsch gemacht habe bitte verbessern.

Mir fehlen jetzt nur die richtigen Formeln, um den genauen Wert für
C1,C2,R1,R2 (also auch der Tiefpaß) zu berechnen:

64kHZ, 5V-Signal, Vss und VCC für 4046 (0V,10V oder -5V,0V,+5V)?

Vielen Dank für jede Hilfe.

Meine Emailadresse für evtl. Schaltpläne mit Werten:
[email protected]

Ergänzung
Im Datenblatt zu dem verwendeten 4046 von ST (SGS-Thomson)
sind zwar Kennlinien abgebildet, jedoch ergaben die abgelesenen Werte keine vernünftige PLL-Beschaltung. Bitte genaue Formeln und evtl sogar die genauen Werte für Eingang 21,333333 KHz und 64kHz VCO-Frequenz.

Vielen Dank. :smile:

Hallo Fragewurm,

ich muß eine Schaltung bauen, die aus der Frequenz (Takt) f =
21,333kHz eine Frequenz von 64 kHz macht.(Also um Faktor 3
erhöhen)
Dafür ist eine PLL-Schaltung (der Rest der Schaltung läuft
auch mit 5 V - CMOS-Technik) wohl am idealsten.

Scahau mal hier nach (suche nach 4046):
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/…

MfG Peter(TOO)

Hallo Peter,

ich hab mir das schon durchgelesen (beim googlen gefunden) nur so recht weiß ich trotzdem nicht wie genau ich den PLL beschalten soll in meinem speziellen Fall.
Eines ist mir nämlich auch noch nicht so klar:
f[min] und f[max] bzw. wann wie die PLL „eingelockt“ ist.

Ich denke, ich werde einen R2 für einen Offset einsetzen. Wenn ich es richtig verstanden habe beschränkt man damit die „Einfangfrequenz“, so dass der VCO nicht das komplette Frequenzspektrum ausregeln kann, richtig? Da bei uns ja der Eingang (21,333kHz) recht konstant sind (Takt), sollte das richtig sein.
Kannst du mir bitte für diesen Fall vorrechnen/zeigen und evtl. etwas erklären (kann ja sein, dass ich was falsch verstanden habe), wie ich alles dimensioniere in deisem Fall?

Vielen Dank.

Gruß vom Fragewurm :wink:

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

Niemand?
Kann mir niemand helfen?

Kann mir niemand helfen?

Doch, lieber Tim, aber der müsste bei Deinen unspezifizierten Anforderungen ein ganzes Buch schreiben, und das würdest Du nicht lesen wollen!

Was meinst Du, warum so viele Freiheitsgrade bei der Beschaltung der 4046 gelassen wurden???

Grüße

Uwe

Ein Taktvervielfältiger mit Faktor bzw. Teiler 1:3 bei 5 Volt (CMOS-Technik)?
Also damit ist doch alles spezifiziert lieber Uwe?!
Dein Binärzähler der bis 3 zählt, dient zur Teilung der 64kHz auf die 21,333 kHz für den Vergleichereingang.
Eingangssignal 21,333 kHz
(VCO) Ausgang: 64kHz
21.3333kHz x 3 = 64kHz

Die Schaltung soll nur den Takt für andere ICs von 21,3333kHz auf 64 kHz synchron verdreifachen.
(Bei der Beschaltung des 4046 dachte ich so an Vcc=+10V und Vss= 0V)

Falls noch irgendetwas spezifiziert werden muß, gib mir bitte Bescheid, ich poste es gerne. Falls etwas vom Ansatz her falsch ist, bitte auch evtl. verbessern und eine Lösung anbieten.

-)

Vielen Dank für jede Hilfe.

P.S: Die Datenblätter helfen nicht wirklich weiter, da die Werte die ich und andere Dpil.-Ing. dort finden falsch sein müssen, da der VCO dann z.B. mit der falschen Frequenz schwingt usw.

Doch, lieber Tim, aber der müsste bei Deinen unspezifizierten
Anforderungen ein ganzes Buch schreiben, und das würdest Du
nicht lesen wollen!

Was meinst Du, warum so viele Freiheitsgrade bei der
Beschaltung der 4046 gelassen wurden???

Grüße

Uwe

Au verdammt, gerade hatte ich die Antwort komplett, da bin ich auf die falsche Taste gekommen, und alles war wieder weg :frowning:(( Also noch mal von vorne:

Hallo Tim,

Ein Taktvervielfältiger mit Faktor bzw. Teiler 1:3 bei 5 Volt
(CMOS-Technik)?
Also damit ist doch alles spezifiziert lieber Uwe?!

Nein, weiß Gott nicht.

Dein Binärzähler der bis 3 zählt, dient zur Teilung der 64kHz
auf die 21,333 kHz für den Vergleichereingang.
Eingangssignal 21,333 kHz
(VCO) Ausgang: 64kHz
21.3333kHz x 3 = 64kHz

Die Schaltung soll nur den Takt für andere ICs von 21,3333kHz
auf 64 kHz synchron verdreifachen.
(Bei der Beschaltung des 4046 dachte ich so an Vcc=+10V und
Vss= 0V)

Falls noch irgendetwas spezifiziert werden muß, gib mir bitte
Bescheid, ich poste es gerne. Falls etwas vom Ansatz her
falsch ist, bitte auch evtl. verbessern und eine Lösung
anbieten.

PLLs können ganz unterschiedlich arbeiten und unterschiedliche Verhaltensweisen haben. Genauigkeiten, Phasenjitter, Einschwingverhalten, Fang- und Haltebereich sind nur einige Stichworte.

Die HC4046 hat z. B. drei Phasenvergleicher, um verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden, die CD4046 meines Wissens nach nur 2. Welchen nimmst Du?

Teiler durch 3: Da geht bei mir eine rote Lampe an: Bist du sicher, dass Du ein Spike-freies Ausgangssignal erzeugst? Sonnst spinnt die PLL. Die Wahrscheinlichkeit, dass bei Dir so etwas passiert, ist m. E. hoch(!), und Du glaubst dann, dass die Werte im Datenbuch falsch wären.

Nehmen wir an, dass Du wirklich auf nichts weiter Rücksicht nehmen brauchst (was Du vielleicht garnicht überblicken kannst - nicht böse gemeint, aber wir sind alle nur begrenzt perfekt), dann wäre das eine wichtige Aussage zur vollständigen Spezifikation.

Dann würde ich es mit dem Ex-Or Komparatorausgang versuchen, den Tiefpass auf 0,5 x 21 kHz (= 100 us, z. B. 100 kOhm und 1 nF) versuchen, und die Oszillatorzeitkonstante auf 2 x 64 kHz festlegen (meines Wissens nach ohne weitere Konstante direkt 7 us, also z. B. 6,8 kOhm und 1 nF, der andere Widerstand entfällt). Und dann das Ganze mit dem Oszi beobachten, alleine um Erfahrungen zu sammeln! Diese Schaltung würde ein starkes Phasenjitter mit 21 kHz erzeugen und die Takte wären nicht phasenstarr gekoppelt - aber das war ja beides nicht spezifiziert. Aber sie würde tolerant gegenüber Spikes aus dem Teiler sein.

Nebenbei: Ich schreibe das alles nur „aus dem Kopf“ und hoffe, dass es stimmt. Auch ich muss das immer erst mittels der Schaltung nachweisen. Und noch einmal: Wenn bei mir eine Schaltung aus 20 kHz 60 kHz macht, heißt das noch lange(!!!) nicht, dass sie bei Dir brauchbar ist!

So, hoffentlich lösche ich diesen Text nicht nochmal :smile:

Viel Erfolg!

Uwe

P.S: Die Datenblätter helfen nicht wirklich weiter, da die
Werte die ich und andere Dpil.-Ing. dort finden falsch sein
müssen, da der VCO dann z.B. mit der falschen Frequenz
schwingt usw.

  1. In welchem Datenbuch?
  2. Welcher Wert bzw. welche Werte?
  3. Was weiter?

Doch, lieber Tim, aber der müsste bei Deinen unspezifizierten
Anforderungen ein ganzes Buch schreiben, und das würdest Du
nicht lesen wollen!

Was meinst Du, warum so viele Freiheitsgrade bei der
Beschaltung der 4046 gelassen wurden???

Grüße

Uwe

Hier alle Angaben…

Die HC4046 hat z. B. drei Phasenvergleicher, um verschiedenen
Anforderungen gerecht zu werden, die CD4046 meines Wissens
nach nur 2. Welchen nimmst Du?

Ich nutze den HEF4046B. Dieser hat 2 Phasenvergleicher - der erste, das EX-Oder wird genutzt.
Datenblatt findet man hier:
http://www.philipslogic.com/products/hef/pdf/hef4046…

Teiler durch 3: Da geht bei mir eine rote Lampe an: Bist du
sicher, dass Du ein Spike-freies Ausgangssignal erzeugst?
Sonnst spinnt die PLL. Die Wahrscheinlichkeit, dass bei Dir so
etwas passiert, ist m. E. hoch(!), und Du glaubst dann, dass
die Werte im Datenbuch falsch wären.

Mit dem Oszi habe ich die Ausgänge/Eingänge und alle Frequenzen gemessen und gegeneinander (Dual-Betrieb) verglichen. Momentan schwingt der VCO mit 64kHz und der Teilen produziert ein schönes
21,333kHz Signal. Spitzen/Spikes konnte ich nirgens messen. Wo sollen die auftreten? Experimentell habe ich das jetzt hinbekommen aber ich muß auch die Formel bzw. eine Herleitung haben und nicht nur experimentell entwerfen.

Nehmen wir an, dass Du wirklich auf nichts weiter Rücksicht
nehmen brauchst (was Du vielleicht garnicht überblicken kannst

  • nicht böse gemeint, aber wir sind alle nur begrenzt
    perfekt), dann wäre das eine wichtige Aussage zur
    vollständigen Spezifikation.

Dann würde ich es mit dem Ex-Or Komparatorausgang versuchen,
den Tiefpass auf 0,5 x 21 kHz (= 100 us, z. B. 100 kOhm und 1
nF) versuchen, und die Oszillatorzeitkonstante auf 2 x 64 kHz
festlegen (meines Wissens nach ohne weitere Konstante direkt 7
us, also z. B. 6,8 kOhm und 1 nF, der andere Widerstand
entfällt). Und dann das Ganze mit dem Oszi beobachten, alleine
um Erfahrungen zu sammeln!

Habe die letzten 2 „Arbeitstage“ viel Zeit damit verbracht. :smile:
In diesem Thema bin ich nicht ganz so fit *G* - aber lernfähig.

Diese Schaltung würde ein starkes
Phasenjitter mit 21 kHz erzeugen und die Takte wären nicht
phasenstarr gekoppelt - aber das war ja beides nicht
spezifiziert. Aber sie würde tolerant gegenüber Spikes aus dem
Teiler sein.

Also die beiden Takte sollen synchron laufen, „locked loop“. Auf jeden dritten Takt vom 64kHz Taktsignal soll kommt ein Taktsignal auf den Comperator bzw. am Eingang.
Zum Verständnis:
Ich dachte, die Phasenjitter, die entstehen (Phasenverschiebungen zw. Eingang und Comperatorsignal) sollten sich durch die Regelung des VCO ausregeln?! So dachte ich mir das zumindest.
Wie gesagt, beides muß „gekoppelt“, also synchron, laufen, so gut es geht.
Ich habe keine „Spikes“ aus dem (digitalen) Zähler (4-Bit Binärzähler und ein UND-GLIED) gemessen?! Wieso sollten dort Spitzen entstehen?

Nebenbei: Ich schreibe das alles nur „aus dem Kopf“ und hoffe,
dass es stimmt. Auch ich muss das immer erst mittels der
Schaltung nachweisen. Und noch einmal: Wenn bei mir eine
Schaltung aus 20 kHz 60 kHz macht, heißt das noch lange(!!!)
nicht, dass sie bei Dir brauchbar ist!

Wichtig wären mir hier Formeln zur Dimensionierung, wie z.B. Tiefpassfilter (Tau= R x C) usw. Die man in diesem Fall für R’s und C’s anwenden kann, oder muß man sich in diesem Fall bei R1 C1 und R2 an die Datenblätter und an keinen direkten Formeln halten?
Wie gesagt, mit den Datenblattwerten lief garnichts, VCO hatte nicht die 64 kHz usw.
Also, evtl. mal passende Formeln posten. Ich habe für morgen noch einen Praktiker aufgetrieben *g* der mir vielleicht auch live vor Ort helfen kann. Aber für die Unterlagen brauche ich die Wege wie man soetwas theoretisch entwirft, soweit es geht. :smile:

So, hoffentlich lösche ich diesen Text nicht nochmal :smile:

Viel Erfolg!

Uwe

Danke für deine Hilfe. :smile:

Grüße