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PLL - Limiter l'ondulation du filtre

  1. quentin08

    Date d'inscription
    juin 2007
    Localisation
    Ardennes
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    149

    PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Bonjour,

    Dans une PLL, que faut-il faire pour que l'ondulation de tension en sortie du filtre soit la plus faible possible ? (inférieure à 1 mV)
    On voit parfois un intégrateur à AOP derrière. Es ce qu'il sert à ça ?
    J'ai vu qu'on pouvait ajouter une résistance au filtre, mais je pense que ce n'est pas suffisant
    Pouvez-vous m'aider là dessus ?

    Merci

    -----

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  2. micka_ch

    Date d'inscription
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    Vicques (CH)
    Messages
    202

    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Bonjour,

    Tu as cela comme filtre ?

    LoopFilter.jpg

    Soit tu rajoute un pôle, ou tu diminue la fc du filtre. Ce qui va modifier ton temps de réponse.

    Salutations
     

  3. quentin08

    Date d'inscription
    juin 2007
    Localisation
    Ardennes
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    149

    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Bonjour,

    Non, pour le moment, j'en suis juste à la simulation
    J'ai trouvé cet exemple en PJ sur http://www.dl6zb.de/002/VXO_PLL.html
    On voit un intégrateur après le filtre. J'ai simulé cette PLL, mais avec un XOR comme comparateur de phase, elle s'accroche bien. Je n'arrive pas à simuler le 4046. Son fonctionnement est autour de 700KHz.
    Et de ce que je peux voir sur la simulation du filtre, il y a -116dB en sortie à 1.4MHz (2x 700KHz, le XOR multiplie la fréquence par 2)
    L'ondulation est donc très faible
    A : Vert
    B : Rouge
    C : Bleu

    Les performances devraient être encore meilleures avec le 4046 car sa sortie peut se mettre en haute impédance, ce qui empêche plus ou moins les condensateurs de se charger/décharger et faire de l'ondulation

    En fait, ce qui me gène le plus, c'est de ne pas comprendre comment fonctionne l'intégrateur dans ce circuit.
    Car avec le filtre intégrateur atténuant à -116dB, la PLL accroche, alors qu'avec un filtre plus simple comme en #2, elle n'accroche pas pour une atténuation équivalente

    C'est cette question que je me pose
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  4. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
    Localisation
    Caussade, tarn-et-garonne
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    1 111

    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Bonjour,
    Qu'est-ce que appelles l'ondulation du filtre? Sa réponse en fréquence, la tension de sortie ( permanente ou transitoire ,)?

    ??
     

  5. quentin08

    Date d'inscription
    juin 2007
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    Ardennes
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    149

    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Bonjour,

    Ce que j'appelle ondulation, c'est l'oscillation de tension en sortie du filtre une fois qu'elle est accrochée, donc après la période transitoire. Le VCO doit être commandé par une tension la plus continue possible

    Merci
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  6. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
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    Caussade, tarn-et-garonne
    Messages
    1 111

    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Donc ta boucle est instable. Quelle est la fréquence d'oscillation?
     

  7. quentin08

    Date d'inscription
    juin 2007
    Localisation
    Ardennes
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    149

    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Bonjour,

    On peut prendre cet exemple.
    Ici, la fréquence de référence est de 7KHz, donc, 14KHz à la sortie du XOR.
    Sur les deux filtres, on a -116 dB d'atténuation sur 14KHz (voir graph)

    Avec un simple filtre RC, elle n'accroche pas, alors qu'avec l'autre plus complexe utilisant l'intégrateur, ça fonctionne. Elle accroche en moins d'une seconde, et la tension du filtre reste très stable sur 3.75V

    Sur le montage de base que je l'ai trouvé sur http://www.dl6zb.de/002/VXO_PLL.html disponible en #3, l'auteur le faisait fonctionner autour 700KHz obtenus par mélange de 10.7MHz et 10MHz

    J'ai baissé la fréquence car le XOR à la simulation est trop lent et me sort un triangle sous 700KHz
    Dans mon exemple, qui fonctionne 100x plus bas à 7KHz, j'ai adapté les constantes de temps, de manière à avoir le même comportement
    Le filtre actif que j'ai simulé est celui du site donné plus haut.

    Ce n'est qu'une simulation, mais je me demande ce qui fait que ce filtre soit si particulier. A 14KHz, on a la même atténuation das les deux cas, et il n'y a qu'un montage qui fonctionne sur les deux

    Merci
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  8. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
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    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Bonjour,

    Une boucle PLL demande quelques calculs , pour être stable.
    De deux choses l'une:

    - soit tu copies exactement le schéma avec le 4046 . Le 4046 est excellent pour faire des comparateurs de phase, notamment son comparateur de phase II. Si tu veux simuler le montage, il faudra trouver une simulation du 4046, qui ne se comporte pas comme un simple XOR . Mais pourquoi simuler un montage qui fonctionne déjà? Je trouve que la solution employée n'est pas idéale car même si on a des quartz, le fait de faire une différence de fréquence ( 10,7 MHz - 10 MHz) multiplie la dérive relative. Un bon VFO W3JHR devrait être aussi stable....

    - Soit tu tiens à comprendre comment marche une boucle de phase , pour ta culture personnelle, ce qui est une bonne intention...
    Mais alors il faut se payer les calculs . On les trouve dans de nombreux exemples sur le NET ou dans les cours.
    Tu peux utiliser les calculs tout faits....

    Maintenant, si tu veux comprendre comment ça marche, il faut t'accrocher :
    il faut considérer qu'il y a deux fréquences de coupure ( en fait des pulsations ) à considérer, et pas seulement la fréquence de coupure W1 = 1/R1 C du filtre que tu places entre le comparateur de phase et le VCO.
    Il y a en plus la pulsation Wo , qui est égale au produit Kphi par Kv.
    Kphi est la pente de phase du détecteur de phase , exprimée en Volts par radians.
    Kv est la pente du VCO, exprimé en Hz/volt.
    ( Il faut aussi diviser ici par 10 MHz/ 0,7 MHz= 14, car la fréquence du VCO n'est pas celle appliquée au détecteur de phase.)

    Cette fréquence de coupure Wo n'apparait pas , et en particulier, quand tu fais un essai en divisant tout par 100, tu devrais aussi diviser par 100 cette fréquence Wo !

    Connaissant Wo et W1, tu calcules Wn = racine ( Wo .Wn) , qui est la fréquence "naturelle "de la boucle, celle qui donne les sur-oscillations amorties quand tu verrouilles.

    Seulement, il y a autre chose à savoir: Si tu as deux fréquences de coupures, tu as un système du 2ième ordre, donc à moment donné, le gain total de boucle va descendre avec une pente de 12dB/octave. Si cela arrive à une fréquence pour laquelle le gain de boucle est encore supérieur à 1, il y a oscillation. C'est pour ça qu'on place en série avec la capa du filtre une résistance R2 , qui empèche d'arriver à cette pente. On a ainsi une troisième fréquence de coupure ( plutot qui "relève" la pente) W2= R2 C calculée avec cette résistance R2 d'amortissement .
    Si tu ne veux pas que ta boucle oscille trop avant de se stabiliser, tu choisis un facteur d'amortissement ksi = 0,7 = 0,5 ( Wn /W2)

    Aux fréquences pour lesquelles le gain de boucle est très inférieur à 1, on peut placer un filtre R3 C qui filtre les résidus issus du détecteur. Mais il faut que cette nouvelle coupure soit au moins cinq fois plus élevée que Wn ..

    Il vaut toujours mieux comprendre ce qu'on fait....
     

  9. quentin08

    Date d'inscription
    juin 2007
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    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Bonjour,

    Merci d'avoir répondu, ça a du te prendre du temps, j'essaye encore de comprendre ta réponse !

    Citation Envoyé par gwgidaz
    Kphi est la pente de phase du détecteur de phase , exprimée en Volts par radians
    La pente du filtre tu veux dire ?

    Citation Envoyé par gwgidaz
    Il faut aussi diviser ici par 10 MHz/ 0,7 MHz= 14, car la fréquence du VCO n'est pas celle appliquée au détecteur de phase
    Là, je ne comprends pas, la sortie du VCO est 7MHz, divisée par 10 par le 74HC161N, pour la ramener à 700KHz
    Pourquoi diviser par 14 ?

    Citation Envoyé par gwgidaz
    Cette fréquence de coupure Wo n'apparait pas , et en particulier, quand tu fais un essai en divisant tout par 100, tu devrais aussi diviser par 100 cette fréquence Wo !
    A 7KHz, la période est 100 fois plus grande qu'à 700KHz, j'ai donc multiplié par 100 les 3 capas autour le l'AOP, je n'ai pas touché aux résistances. RC est devenu 100.RC dans la simulation 7KHz
    C'est bien ce qu'il fallait faire ?

    Citation Envoyé par gwgidaz
    Connaissant Wo et W1, tu calcules Wn = racine ( Wo .Wn)
    Pourquoi recalculer Wn à partir de Wn ?
    Voulais tu dire Wn = racine( Wo . W1 ) ?

    Citation Envoyé par gwgidaz
    Si cela arrive à une fréquence pour laquelle le gain de boucle est encore supérieur à 1
    Qu'es ce que le gain de boucle ? la réponse du filtre ?

    Citation Envoyé par gwgidaz
    C'est pour ça qu'on place en série avec la capa du filtre une résistance R2 , qui empèche d'arriver à cette pente
    Si on se réfère au schéma global du VXO PLL, on parle bien de R13 C19 autour de l'AOP ?

    Citation Envoyé par gwgidaz
    Il vaut toujours mieux comprendre ce qu'on fait....
    Oui, je préfère comprendre ce que je fais, l'électronique, je m'en suis arrêté au BEP et là, ça devient compliqué

    Merci
    Maximator c'est comme Actimel : ça agit à l'intérieur et ça se voit à l'extérieur
     

  10. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
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    Caussade, tarn-et-garonne
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    1 111

    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Citation Envoyé par quentin08 Voir le message
    Bonjour,

    Merci d'avoir répondu, ça a du te prendre du temps, j'essaye encore de comprendre ta réponse !


    La pente du filtre tu veux dire ?


    Là, je ne comprends pas, la sortie du VCO est 7MHz, divisée par 10 par le 74HC161N, pour la ramener à 700KHz
    Pourquoi diviser par 14 ?


    A 7KHz, la période est 100 fois plus grande qu'à 700KHz, j'ai donc multiplié par 100 les 3 capas autour le l'AOP, je n'ai pas touché aux résistances. RC est devenu 100.RC dans la simulation 7KHz
    C'est bien ce qu'il fallait faire ?


    Pourquoi recalculer Wn à partir de Wn ?
    Voulais tu dire Wn = racine( Wo . W1 ) ?


    Qu'es ce que le gain de boucle ? la réponse du filtre ?


    Si on se réfère au schéma global du VXO PLL, on parle bien de R13 C19 autour de l'AOP ?


    Oui, je préfère comprendre ce que je fais, l'électronique, je m'en suis arrêté au BEP et là, ça devient compliqué

    Merci
    Bonjour

    La pente du filtre tu veux dire ?

    Non, un détecteur de phase sort une tension quand il voit une différence de phase entre les deux signaux d son entrée. Par exemple, si une différence de phase de 1 radian donne une tension de 2V, alors Kphi = 2 V/rd


    Là, je ne comprends pas, la sortie du VCO est 7MHz, divisée par 10 par le 74HC161N, pour la ramener à 700KHz
    Pourquoi diviser par 14 ?


    Parceque, si j'ai bien compris ton schéma, la fréquence appliquée au détecteur de phase est 14 fois plus petite que celle qui sort du VCO.

    A 7KHz, la période est 100 fois plus grande qu'à 700KHz, j'ai donc multiplié par 100 les 3 capas autour le l'AOP, je n'ai pas touché aux résistances. RC est devenu 100.RC dans la simulation 7KHz
    C'est bien ce qu'il fallait faire ?


    Pas suffisant. Pour ramener le problème à une fréquence 100 fois plus petite, il faut certes diviser la fréquence de coupure de l'AOP par 100, mais aussi la fréquence donnée par Kphi . Kv.


    Pourquoi recalculer Wn à partir de Wn ?
    Voulais tu dire Wn = racine( Wo . W1 ) ?


    Oui, c'est une coquille , tu as correctement interprèté.

    "Qu'es ce que le gain de boucle ? la réponse du filtre ?


    Tu as un système bouclé, la sortie d'un élément est réinjectée sur l'entrée. C'est correction automatique, si la fréquence varie en sortie du VCO, alors l'AOP lui applique une tension pour corriger et remettre exactement la bonne fréquence. Le gain de boucle, c'est savoir si la correction arrive à totalement compenser la dérive ( un gain supérieur à 1 indique que oui). Mais il faut aussi que la correction aille dans le bon sens. Si on applique une tension inverse de ce qu'il faut, au lieu de corriger, on fait un oscillateur. C'est pour ça que la réponse de l'AOP est importante, notamment la phase....

    Si on se réfère au schéma global du VXO PLL, on parle bien de R13 C19 autour de l'AOP ?

    Toutes les constantes de temps sont importantes. Le filtre de boucle le plus simple consiste en un circuit R suivi de C ; Mais comme la phase de de ce circuit augmente quand la fréquence augmente, il faut la réduire à partir d'une certaine fréquence, c'est pourquoi il faut mettre en série avec C une autre résistance, généralement environ trois fois plus faible....
    Dernière modification par gwgidaz ; 05/09/2017 à 11h49.
     

  11. quentin08

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    juin 2007
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    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Bonjour,

    Citation Envoyé par gwgidaz
    Il y a en plus la pulsation Wo
    Sur quoi se baser pour choisir la fréquence de coupure adéquate Wo ?

    Citation Envoyé par gwgidaz
    un détecteur de phase sort une tension quand il voit une différence de phase entre les deux signaux d son entrée. Par exemple, si une différence de phase de 1 radian donne une tension de 2V, alors Kphi = 2 V/rd
    D'accord, j'ai compris, mais dans ce cas, il faut considérer que le 4046 et le filtre à eux deux forment le détecteur de phase, le filtre donne une moyenne de ce que sort le 4046

    Citation Envoyé par gwgidaz
    Pas suffisant. Pour ramener le problème à une fréquence 100 fois plus petite, il faut certes diviser la fréquence de coupure de l'AOP par 100, mais aussi la fréquence donnée par Kphi . Kv.
    OK, pour ça, on peut jouer sur la pente du VCO, c'est plus simple que de toucher au filtre !

    Citation Envoyé par gwgidaz
    Si on applique une tension inverse de ce qu'il faut, au lieu de corriger, on fait un oscillateur. C'est pour ça que la réponse de l'AOP est importante, notamment la phase....
    Quelle est le meilleur déphasasage que doit donner le filtre ? 0 degrès ?

    Citation Envoyé par gwgidaz
    c'est pourquoi il faut mettre en série avec C une autre résistance, généralement environ trois fois plus faible....
    3 fois plus petite que quelle résistance ?

    Merci pour ta patience !
    Maximator c'est comme Actimel : ça agit à l'intérieur et ça se voit à l'extérieur
     

  12. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
    Localisation
    Caussade, tarn-et-garonne
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    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Citation Envoyé par quentin08 Voir le message
    Bonjour,


    Sur quoi se baser pour choisir la fréquence de coupure adéquate Wo ?


    D'accord, j'ai compris, mais dans ce cas, il faut considérer que le 4046 et le filtre à eux deux forment le détecteur de phase, le filtre donne une moyenne de ce que sort le 4046


    OK, pour ça, on peut jouer sur la pente du VCO, c'est plus simple que de toucher au filtre !


    Quelle est le meilleur déphasasage que doit donner le filtre ? 0 degrès ?


    3 fois plus petite que quelle résistance ?

    Merci pour ta patience !
    Bonjour,

    Fréquence de coupure Wo

    On n'est pas maître de Wo = Kphi . Kv /N
    En effet, le détecteur de phase donne en général Kphi de l'ordre de quelques volts par radian , et le VCO est déterminé par la bande à couvrir , ou par la fréquence à "rattrapper" , donc par la stabilité propre du VCO.
    Pour un comparateur de phase comme le 4046 ( comparateur II) , je pense que Kphi doit être égal à sa tension d'alim divisée par 2pi ou 4 pi....
    Donc on calcule Wo avec ce qu'on a....

    "mais dans ce cas, il faut considérer que le 4046 et le filtre à eux deux forment le détecteur de phase, le filtre donne une moyenne de ce que sort le 4046"


    Non, le filtre doit être considéré comme séparé .

    "OK, pour ça, on peut jouer sur la pente du VCO, c'est plus simple que de toucher au filtre !"

    Pas forcément. Si tu fais un VCO qui ne rattrape presque rien, et si le VCO dérive en température, tu ne pourras pas rattraper la fréquence....

    "Quelle est le meilleur déphasasage que doit donner le filtre ? 0 degrès ? .... 3 fois plus petite que quelle résistance ? "


    Tout dépend de la forme de la réponse transitoire que l'on veut. Avec 180°, il y a oscillation. Avec 0 °, la réponse est lente.
    En fait, le mieux c'est de calculer le facteur d'amortissement ksi dont j'ai donné la formule.
    Tu as par contre le choix de W1, donc de Wn . On choisit Wn selon la rapidité du verrouillage demandé. Si Wn est grand, le PLL rattrapera les variations de fréquences rapides, dues aux vibrations, par exemple. Mais on ne pourra pas moduler en fréquence le VCO par des fréquences basses . En général, on choisit Wn de l'ordre de 630 rd/s = 2pi fois 100 Hz.

    Donc en résumé, tu calcules Wo , tu te fixes Wn = 600 , tu en déduit W1, tu te donnes ksi = 0,7 , tu calcules le premier filtre avec ses deux résistances , et enfin tu places un dernier filtre passe bas nettement plus haut, pour filtrer les résidus des pulses issus du 4046.

    Un circuit RC passe bas est constitué d'une résistance R suivie d'un condensateur C à la masse. La résistance dont je parle est placée en plus, en série ave C . Elle determine ksi.
    Dans un des schémas que tu donnes, ( à 7 KHz,pièce jointe) il y a trois filtres: un qui sort du comparateur, un autre autour de l'AOP , et un troisième après l'AOP.
    Le filtre qui suit l'AOP c'est celui qui filtre les résidus.
    Parmi les deux premiers filtres, il y en a un de trop....
    Dernière modification par gwgidaz ; 07/09/2017 à 12h07.
     

  13. quentin08

    Date d'inscription
    juin 2007
    Localisation
    Ardennes
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    149

    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Bonjour,

    Citation Envoyé par gwgidaz
    je pense que Kphi doit être égal à sa tension d'alim divisée par 2pi ou 4 pi....
    J'ai pu retrouver l'info, c'est Vdd/4pi :
    http://www.k3pgp.org/Notebook/Wd5cvg...dv/bpskadv.htm
    Faire une recherche dans le navigateur (Ctrl+F) avec :
    0.477 volts per radian
    et
    https://www.abcelectronique.com/foru...ad.php?t=74471
    en #2

    J'ai du mal à comprendre cette notion,
    Un déphasage en degrés ou en radians, OK
    Mais je ne vois pas comment se représenter une différence de phase en Volts par radians, et ce que Vdd vient faire ici

    Citation Envoyé par gwgidaz
    si une différence de phase de 1 radian donne une tension de 2V, alors Kphi = 2 V/rd
    C'est pour ça que je pensais qu'il fallait déduire Kphi en mesurant la tension de sortie du filtre qui est fonction du déphasage d'entrée du comparateur

    Citation Envoyé par gwgidaz
    En fait, le mieux c'est de calculer le facteur d'amortissement ksi dont j'ai donné la formule
    ksi = 0,7 = 0,5 ( Wn / W2 )
    J'ai un doute sur W2 :
    Si on regarde le premier filtre, c'est la résistance amortissement qui touche la masse * C ?

    Citation Envoyé par gwgidaz
    Donc en résumé, tu calcules Wo , tu te fixes Wn = 600 , tu en déduit W1
    Ici on considère que W1 = 1/(RC) qui est la fréquence de coupure à -3dB ?

    Citation Envoyé par gwgidaz
    Parmi les deux premiers filtres, il y en a un de trop....
    Enlever un filtre ?
    Donc on laisse le premier et on enlève celui autour de l'AOP ?

    Encore merci !
    Maximator c'est comme Actimel : ça agit à l'intérieur et ça se voit à l'extérieur
     

  14. C2H5OH

    Date d'inscription
    février 2015
    Messages
    114

    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Bonjour a tous,
    Les volts par radian, ce n'est pas une difference de phase, c'est la reponse en tension du 4046 pour une difference de phase .
     

  15. quentin08

    Date d'inscription
    juin 2007
    Localisation
    Ardennes
    Âge
    29
    Messages
    149

    Re : PLL - Limiter l'ondulation du filtre

    Citation Envoyé par C2H5OH
    Les volts par radian, ce n'est pas une difference de phase, c'est la reponse en tension du 4046 pour une difference de phase
    Bonjour,
    Merci pour cette précision

    Pour revenir à la question de départ, pourquoi utiliser un intégrateur à AOP ? Qu'es-ce qu'il apporte en plus ?
    Citation Envoyé par gwgidaz
    Parmi les deux premiers filtres, il y en a un de trop....
    gwgidaz semble que dire que l'intégrateur est inutile ?

    Dans le cas où il faudrait de conserver, y a t'il un moyen de calculer les composants autour ? notamment dans la contre réaction ?
    Doit t-il avoir une fréquence de coupure particulière ?

    Merci
    Maximator c'est comme Actimel : ça agit à l'intérieur et ça se voit à l'extérieur
     


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