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Crashkurs PLL-Synthesizer


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Crashkurs PLL

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Das PLL-Experiment mit LM7001
27. Juni 2011 um 20:26 Uhr

Heute möchte ich von meinem Experiment mit dem PLL-Synthesizer-IC LM7001 berichten. Ich wurde bereits mehrfach darauf angesprochen, ob ich nicht einmal einen VCO (oder VFO für Kurzwelle) mit dem LM7001 vorstellen könnte.
Ja gut, ob man heute im Zeitalter von DDS einen Kurzwellen-VFO mit PLL aufbauen sollte, darüber kann man sicher streiten. Je nach gewünschtem Frequenzraster benötigt man evtl. zwei oder drei Phasenregelkreise (PLLs).

Heute aber soll es nur um die Vorstellung des LM7001 gehen. Dieses PLL-IC im DIL-Gehäuse ist für ca. 1€ noch erhältlich. Für Freunde, die mit SMD-Technik noch auf Kriegsfuß stehen, könnte das besonders interessant sein.

Nun habe ich mir den LM7001 besorgt und etwas näher angesehen.

Der LM7001 ist speziell für den Einsatz in einem AM/FM-Receiver konzipiert.
Der 14 Bit breite High-Speed N-Teiler ermöglicht den Betrieb ohne Vorteiler bis 130 MHz.
OK, dafür kann der LM7001 ohnehin keinen Vorteiler steuern, bei 130 MHz ist auch wirklich Schluß.

Der PLL-Synthesizer verfügt über zwei VCO-Eingänge, einen für AM (0,5 – 10MHz)
und einen für FM (5 – 130MHz).

Zu erwähnen sind noch die drei Open-Drain-Ausgänge, die zum Beispiel zur Bereichsumschaltung genutzt werden können.

Es gibt noch einige kleinere Einschränkungen.
Der Referenz-Teiler bietet nur sieben feste Teilerfaktoren an, die in Verbindung mit einem 7,2MHz-Quarz die Frequenzraster (Vergleichsfrequenzen) 1kHz, 5kHz, 9kHz, 10kHz, 25kHz, 50kHz und 100kHz ergeben.

Weiterhin ist der Ausgang des Phasen-Detectors negativ polarisiert was bedeutet, daß ein invertierendes (aktives) Schleifenfilter eingesetzt werden muß. In den Anwendungshinweisen im Datenblatt des LM7001 ist ein entsprechendes Schleifenfilter-Beispiel mit einem FET-Transistor gezeigt. Bei meinen Experimenten mit dem LM7001 habe ich allerdings eine Schleifenfilter-Variante mit OPV verwendet.

Ich hielt also jetzt den LM7001 in den Händen.
Aber was sollte ich damit anstellen? – Ein Experiment wäre nicht schlecht! 😛
Sogleich habe ich mich ans Werk gemacht und damit einen „Drahtigel“ aufgebaut.
Na Sie wissen schon, man nehme eine kupferkaschierte Leiterplatte als Massestützpunkt, und löte die Bauteilen mehr oder weniger freischwebend darauf.

Bei dem Wort „Drahtigel“ stehen sicher jedem HF-Techniker die Nackenhaare zu Berge, aber für einen ersten Test im Kurzwellenbereich durchaus ein gangbarer Weg. Damit es nicht ganz so gruselig wird habe ich auf ein Foto dieses Aufbaus verzichtet. 😉 (mehr …)

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unter: 3-Leiter-Bus,PLL von Uwe 

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PLL-Problem: VCO mit Pfeifton moduliert
30. November 2009 um 0:08 Uhr

Da dieses Fehlerbild bzw. Problem schon öfters aufgetreten ist, werde ich heute mal über den jüngsten Fall berichten, den ich auf dem Tisch hatte.

Ich hatte einen Sender vor mir, dessen VCO (Oszillator) mit 5kHz FM-moduliert war.
Ein Hinweis: Der PLL-Synthesizer arbeitete mit 5kHz Vergleichsfrequenz!

Ich habe zuerst den PLL-Synthesizer MC145158 über den 3-Leiter-Bus mit den Frequenz-Daten geladen, und die PLL rastete auch sofort ein.

Na super, aber der VCO pfeift!

Der erste Blick auf den PD-Ausgang zeigte schon die Ursache für den Pfeifton. Es waren deutlich Up-Impulse zu sehen. Irgend ein Bauelement im Schleifenfilter oder VCO musste einen Leck-Strom gegen Masse haben. Der Phasendetector hatte ordentlich zu arbeiten, um die Abstimmspannung oben zu halten.

Sofort hatte ich die Kondensatoren im Schleifenfilter in Verdacht.  Also habe ich die Kondensatoren überprüft und versuchsweise ausgetauscht, aber die waren es dieses mal nicht.

Ich konnte auch keine Verschmutzung auf der Leiterplatte finden, die für einen Strom gegen Masse hätte sorgen können.

Also habe ich noch mal den Schaltplan studiert, und es gab eigentlich nur noch ein Bauteil was in Frage käme, die Kapazitäts-Diode des VCOs.

Eine BB112 mit einer Kapazität von max 500pF. Eine Messung der Diode ergab einen Leck-Strom von mindestens 2µA der mit steigender Temperatur zunahm. Der typische Leck-Strom dieser Diode liegt laut Datenblatt bei 0,1 bis 10 nA.

Also, neue BB112 eingebaut, und das Pfeifen war weg!  Problem gelöst!

Manchmal liegt es an Bauelementen, die man am wenigsten in verdacht hat, wenn die PLL spinnt. Dieses Beispiel zeigt aber wieder, dass die meisten PLL-Fehler im Schleifenfilter bzw. im VCO zu suchen sind.

Ich hoffe dieser kleine Reparaturbericht ist hilfreich für den einen oder anderen Leser, der vielleicht ein ähnliches Problem hat.

PS: Ich freue mich immer über nützliche Kommentare.

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