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
Bonjour,
Tu as cela comme filtre ?
Soit tu rajoute un pôle, ou tu diminue la fc du filtre. Ce qui va modifier ton temps de réponse.
Salutations
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
Bonjour,
Qu'est-ce que appelles l'ondulation du filtre? Sa réponse en fréquence, la tension de sortie ( permanente ou transitoire ,)?
??
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
Donc ta boucle est instable. Quelle est la fréquence d'oscillation?
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
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....
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 ?Envoyé par gwgidaz
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.
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.
Bonjour,
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 :
et0.477 volts per radian
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
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
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 ?
Ici on considère que W1 = 1/(RC) qui est la fréquence de coupure à -3dB ?
Enlever un filtre ?
Donc on laisse le premier et on enlève celui autour de l'AOP ?
Encore merci !
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 .
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 ?
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
bonjour,
Si on met un intégrateur suivi d'un filtre passe bas, à partir d'une certaine fréquence, la pente va atteindre et dépasser 12dB par octave avec du gain dans la boucle. donc oscillation.
En effet,il y a trois fois -6dB par octave , à cause de :
- Wo
- W1
- l'intégrateur
Comme on ne peut rien pour Wo, il faut donc soit garder l'intégrateur, soit garder la fréquence de coupure W1.
Je t'ai déjà expliqué....Le mieux serait que tu t'inspires de calculs que tu trouveras facilement sur le web. Une boucle de phase, ça se calcule ...
Dernière modification par gwgidaz ; 16/09/2017 à 13h04.
Bon, le mieux c'est de donner un exemple de calcul de la boucle PLL.
A partir de la sortie 13 du 4046 , on trouve : ( j'ai pas envie de faire le schéma, j'espère que c'est clair)
en sortie 13 du 4046 , une résistance R1 .
En sortie de R1, et allant vers la masse : R2 et C1 ( R2 et C1 sont donc en série, et C1 a une patte à la masse.)
On sort sur le point commun de R1 et R2 . Sur ce point commun, on met une capa C2 à la masse.
Depuis ce point commun , on va sur la varicap du VCO, par une résistance en série de quelques milliers d'ohms.
Calcul de Kphi :
Le 4046 est alimenté en 8 V donc Kphi = Vdd/4pi = 8/12,5 = 0,64 V/rd
Calcul de la pente du VCO :
Le VCO bouge de 200 KHz si sa tension de commande bouge de 2 V
Donc KV = 100 KHz /volt donc Kv = 100 000 Hz/volt
Calcule de N :
N= 10 si on divise la fréquence de sortie du VCO par 10 avant de l’appliquer au comparateur de phase .
Calcul de Wo = Kphi . Kv /N = 0,64 . 100 000 /10 = 6400 rd/s
Calcul de W1 : je me donne R1 = 10 Kohm et je veux W1 tres inférieur à wo , par exemple W1 = 100 rd/s
W1 = 1/R1 C1 ce qui donne C1 = 1 µF
Calcul de Wn = racine de ( Wo .W1) = rac ( 6400 . 100 ) = 800 rd/s
Calcul de la resistance R2 , (très important car elle va redresser la pente pour être stable : Il faut ksi de l’ordre de 1. )
Comme j’ai pris W1 tres inferieur à Wo , la valeur de R2 est simple à calculer :
R2 = 2 ksi / C. Wn = 2 / 10E-6 . 800 = 2500 Ohms
Remarque : comme W1 est très inférieur à Wo, il suffit de prendre R2 environ le quart ou le tiers de R1.
Calcul de C2 , le filtrage supplémentaire pour éliminer les residus : 1/ R1 C2 doit être très inferieur à wn . Par exemple C2 = 10 nF.
Derrière ce filtre, on met bien sur une résistance assez grande ( 10K) pour appliquer la tension à la diode varicap .
Il n'y a pas besoin d'AOP....
Dernière modification par gwgidaz ; 16/09/2017 à 15h12.
Bonjour,
Aucun des exemples que j'ai trouvé sur Internet ne montrent comment dimensionner le filtre d'une PLL de A à Z comme tu viens de le faire avec des calculs aussi simples.
J'ai trouvé d'autres calculs bien barbares, qui n'aident pas vraiment le débutant à comprendre, mais plutôt à le dégouter. Bref, heureusement que des forums comme celui-ci existent.
Pour une utilisation en RF, j'espère que la sortie du filtre sera assez stable pour ne pas trop perturber le VCO
Encore merci pour ton intervention
En mode verrouillé, le 4046 sort peu de pulses sur sa sortie 13, il est pratiquement toujours en mode tristate, donc le filtrage par la boucle est facile, il y a peu de pulses. C'est surtout C2 ( dans l'exemple que j'ai donné ) qui filtre, derrière la R1.
Par contre, attention au piège: sur ton schéma d'origine, il y a un AOP qui inverse . Donc si tu ne mets plus l'AOP, il faut permuter les signaux qui arrivent sur le comparateur ( il faut permuter ce qui arrive sur 3 et sur 14 sur ton schéma d'origine).
En effet, la fréquence de ton VCO augmente quand sa tension de commande sur la varicap augmente. Il faut donc que la sortie 13 du comparateur diminue quand la fréquence du VCO augmente ( pour avoir une correction de la dérive du vco)
Le 4046 , sur sa sortie 13, se comporte comme un comparateur de fréquence: Quand la fréquence sur la pin 3 est supérieure à la fréquence sur la pin 14, la sortie 13 passe à l'état bas.
