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FM-Fernsehtonmodulator mit PLL ?
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oldeurope
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Beitrag1/9, Verfasst am: 02.05.2006, 14:46   

Betreff:   FM-Fernsehtonmodulator mit PLL ?
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Hallo,

momentan benutze ich folgende Schaltung: Modulator 6,5 MHz

Sie ist Freischwingend und durch die Reaktanzstufe nicht so frequenzstabil wie ich das gerne hätte. Die Frequenzdrift ist ca 20KHz. Das ist zwar ok, aber wenn ich den Modulator zum Abgleichen benutze, soll es schon stabiler sein. Ich überlege nun wie man einen PLL-Modulator baut.

Demodulator ist klar, aber Modulator Huch ?

Die einzige Lösung die mir da kommt, ist die Referenzfrequenz und die VCO Frequenz auf eine Unterh?rfrequenz z.B. 4Hz zu teilen und dort den Phasenvergleich durchzuführen. Das Loopfilter wird für diese Frequenz diemensioniert und die Modulation wird dann hinter dem Loopfilter auf den VCO über einen Hochpass (Eckfrequenz 30Hz) gegeben.

Ist das so richtig oder gibt es da elegantere Lösungen undezided ?

Grüße von Darius
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michael48
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Beitrag2/9, Verfasst am: 06.05.2006, 01:07   

Betreff:
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Hallo Darius,

na, da hast du dir ja was vorgenommen. Warum versuchst du es nicht erstmal mit einem Schwingquarz. Du kannst ihn als Grundwellen- und 3. Oberwellenquarz nutzen.

Alternativ habe ich hier einen FSK-Modulator mit PLL, XR 210.

Einen Phasenregelkreis für eine konstante Frequenz zu bauen ist sehr aufwendig, da gibt es schon einige modernere IC's. Da würde ich schauen.

Wenn du aber wirklich einen PLL bauen möchtest dann brauchst du:
Einen Referenzoszillator und einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO). In deinem Falle wäre ein LC-Oszillator gut, wo dem Schwingkreis eine Kapazitätsdiode parallel geschaltet ist. Als nächstes den Phasendetektor, der die Phasenverschiebung von der VCO-Nachlauf-Wechselspannung und der Referenz-Wechselspannung als eine Ausgangsspannung liefert. Mit dieser Ausgangsspannung wird der VCO gesteuert. Die Steuerung erfolgt durch ein integrierendes Verhalten der Regelstrecke. Weicht die Frequenz von der Referenzfrequenz ab, nimmt die Phasenverschiebung proportional zur Zeit zu und wächst über alle Grenzen. Dadurch steigt die Regelabweichung in der geschlossenen Schleife so weit an, und damit die Regelverst?rkung, bis die Frequenzen exakt übereinstimmen. Die bleibende Regelabweichung der resultierenden Freuenz wird Null. Wenn du die Phase nicht nur konstant halten möchtest, sondern auch exakt auf einen vorgegebenen Wert, brauchst du einen PI-Regler. Um den PI-Regler zu dimensionieren, benötigst du den Frequenzgang der Regelstrecke ohne PI-Regler. Den Frequenzgang bestimmst du, indem du eine bestimmte Frequenz mit einer Modulationsfrequenz um einen Mittelwert herum modulierst. Aufgrund einer Phasennacheilung von 90 Grad erhÖlst du einen komplexen Ausdruck, der einer Gleichung eines Integrators gleicht. Das ist auch verständlich, weil der PLL ein integrierendes Verhalten besitzt. Mit Hilfe der differentiellen Steuerkonstanten k, die wiederum sehr stark von deinem gewählten Arbeitspunkt deines VCO abhängt, kann die komplexe Streckenverst?rkung den Regler steuern. Problem ist nur, dass der Phasendetektor nur einmal pro Periode einen neuen Messwert für die Phasenverschiebung ermittelt. Die gr?sste Verz?gerung einer PhasenÄnderung kann demnach eine Periodenl?nge dauern. Dadurch musst du deine Steuerkonstante in der Berechnungsformel komplex ansetzen und erhÖlst demnach auch eine komplexe Regelverst?rkung der Strecke. Ich möchte hier allerdings gerne abbrechen, sei mir nicht böse. Denn entscheidend ist auch, für welchen Phasendetektor du dich entscheiden möchtest. Der einfachste ist ein Abtast-Halte-Glied. Es gibt auch die Möglichkeit eines Synchrongleichrichters als Phasendetektor. Ein Multiplizierer ist so ein Synchrongleichrichter. Beide Phasendetektoren haben jedoch den Nachteil, dass sie nur einen begrenzten Fangbereich besitzen, das heisst, sie rasten nie ein, wenn der anfängliche Frequenzoffset einen bestimmten Wert überschreitet. Es empfiehlt sich ein frequenzempfindlicher Phasendetektor mit einem Vorzeichenged?chtnis. Realisiert wird dieser Phasendetektor aus zwei flankengetriggerten D-Flip-Flops. Die Steuersignale werden aus den beiden Eingangsspannungen der Oszillatoren gewonnen, die dafür in Rechtecksignale umgeformt werden. Usw. usw.

Kauf dir lieber ein IC, da ist alles oben beschriebene funktionsfähig enthalten.





Dieser Beitrag wurde am 05.05.2006 - 23:51 von michael48 aktualisiert
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Viele Grüße aus Berlin von Michael!
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michael48
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Beitrag3/9, Verfasst am: 06.05.2006, 01:20   

Betreff:
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Ich habe hier noch einen PLL-Schaltkreis für Frequenzen bis 120 MHz. Der Stein heisst: SDA 2120

Hier ist eine Beschreibung von dem Stein:

PLL-Schaltkreis Beschreibung



Anmerkung Admin:
Leider mußte michael seine Seiten vom Netz nehmen - wir werden sehen, inwieweit sich die Inhalte noch beibringen lassen.
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oldeurope
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Beitrag4/9, Verfasst am: 06.05.2006, 11:22   

Betreff:
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Hallo Michael48,
Vielen Dank, dieser Baustein eignet sich nicht dafür. Ich habe die Erkentniss gewonnen, dass durch Frequenzteilung eine FM in PM umgewandelt werden kann. Da bis zu einem gewissen Grade Phasenverschiebungen in einer PLL Regelschleife möglich sind, ohne das diese ausrastet, ist dies ein gangbarer Weg FM mit einer PLL zu erzeugen.
Ich habe auch in einem Fernsehtechniker Forum einen Beitrag dazu eröffnet. Siehe hier:

http://www.vvt-europe.de/forum/thread.php?postid=15950#post15950

Als VCO kommt für mich nur eine RC Type in Frage, da sich so ein VCO wirklich linear verhält. Varicap VCOs kannst Du vergessen, VCOs mit Reaktanz sind schon besser aber leider auch nicht linear wenn es um grosse H?be geht.
Wie im link Beitrag erwähnt experimentiere ich mit dem 74HCT4046 mit dem PC2 Phasenvergleich.

Viele Grüsse von Darius
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oldeurope
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Beitrag5/9, Verfasst am: 06.05.2006, 14:20   

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Es funktioniert. Very Happy Habe im Loop Filter ein VZ1 Glied mit etwas P Anteil. Der PC2 (D-FF mit TS out) Phasenvergleich arbeitet am besten. Er rastet nicht so schnell aus wie PC3 (RS-FF). PC1 (XOR)kann ich nicht testen, weil der Ausgang des Modulo 26 Teilers nicht biquin?r ist. Glaube aber nicht, dass er sich anders als PC3 verhält.

Wenn ich einen 4MHz XTAL finde, werde ich auf 25KHz Referzenzfrequenz gehen. Dann wird das ganze übersteuerungsfester.



Grüße von Darius
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michael48
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Beitrag6/9, Verfasst am: 06.05.2006, 15:29   

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Doch genau das ist die Grundlage des PLL. Du verlangst eine lineare Regelstrecke, die einer linearen Streckengleichung folgt. Bei der PLL geht man davon aus, den Aussteuerbereich um einen festgelegten Arbeitspunkt sehr klein zu wählen, so das die Kennlinie in der Umgebung des Arbeitspunktes stetig linear und differenzierbar ist. Darum ist die Grundlage der PLL-Technik, einen Diffenrentialquotienten aus der Ausgangsgr?sse, der Regelgr?sse (bei dir die Frequenz des VCO), und der Eingangsgr?sse, der linearisierten Stellgr?sse (das ist die Regelspannung für den VCO, die aus der Division der Streckenverst?rkung und der Ausgangsspannung des Phasendetektors gebildet wird) zu bilden. Weil in der Praxis jedes aktive Bauteil, ob Röhre oder Halbleiter in grossen Austeuerbereichen nicht linear sind. Der Regler wird nun dimensioniert, indem der Frequenzgang des Reglers bestimmt wird, so dass aus den Differenzen einer Trägerkreisfrequenz mit der Modulationskreisfrequenz in Abh?ngigkeit der Zeit ein Produkt aus dem absoluten Wert der Differenz beider Kreisfrequenzen und der Cosinus-Funktion der Modulationskreisfrequenz entsteht. Damit kann durch Umformung der Phasenwinkel erkannt werden. Werden die Ergebnisse des Phasendetektors in das Ergebnis des Reglers subtituiert, ist der Phasenwinkel in Abhangigkeit mit der differentiellen Kreisfrequenz gleich dem Kehrwert der imaginären(sprich: um 90 Grad phasenverschobenen) Modulationskreisfrequenz. Die Gleichung wird rein analytisch durch Integration der diffenrentiellen Kreisfrequenzen über den Zeitbereich 0 bis betrachtenden Zeitraum gebildet. Das gefundene Integral ist gleich der Funktion des Reglers. Er ist somit ein Integrator.

In der Praxis hat man sich, ausser im Labor, bisher gescheut, diese technische Realisierung von Funktionsnetzwerken diskret aufzubauen. PLL sind daher als IC erst wirklich interessant.

Mehr kann ich wirklich nicht dazu sagen. Ich selbst brauchte noch keine Nachlaufsynchronisation entwickeln. Darum gehen meine Kenntnisse über Grundlagen nicht hinaus.

Welche Schaltung dir am bequemsten ist, kannst du als Entwickler selbst entscheiden. Wenn du Erfahrungen mit Funktionsnetzwerke hast, kannst du einige Grundz?ge daraus für deine spezielle Schaltung ableiten. Die Eigenschaften des Phasenregelkreises hängt jedenfalls ganz wesentlich von deinem verwendeten Phasendetektor ab.
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Viele Grüße aus Berlin von Michael!
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michael48
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Beitrag7/9, Verfasst am: 06.05.2006, 15:45   

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Na bitte, ich gratuliere dir für deinen Erfolg. Dem Ingenieur ist nix zu schw?r. Very Happy

Mit den logischen Gattern würde ich es auch garnicht erst versuchen. Mit den D-FF und einem NAND-Gatter hast du einen vorzeichenunabhängigen frequenzempfindlichen Phasendetektor realisiert. Er arbeitet am sichersten, weil er in einem beliebigen Frequenzoffset arbeitet.

Vergess nicht, hinter der PLL-Schaltung einen Tiefpass zu setzen um die Oberwellenanteile herauszufiltern.
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Viele Grüße aus Berlin von Michael!
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Beitrag8/9, Verfasst am: 06.05.2006, 18:02   

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Hallo Michael48,

ups, da hast Du eine Menge Theorie gebracht. Augenrollen
Zum Glück ist das in der Praxis nicht so kompliziert, als dass man es als Radio- und Fernsehtechnikermeister nicht hinbekommt. Very Happy
Zum Thema Oberwellen, da habe ich mir angew?hnt nicht die schnellste verfügbare Logik zu nehmen. Das bringt schon sehr viel. Selbst wenn ich die Logik nahe an den Modulatorausgang (=Empfängereingang) halte, gibt es kein Moire im Bild. Klar das 6,5MHz Ausgangssignal wird mit einem Schwingkreis sinusgeformt.


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Beitrag9/9, Verfasst am: 07.05.2006, 00:10   

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michael48 schrieb wie folgt:
Mit den D-FF und einem NAND-Gatter hast du einen vorzeichenunabhängigen frequenzempfindlichen Phasendetektor realisiert. Er arbeitet am sichersten, weil er in einem beliebigen Frequenzoffset arbeitet.


Ja, das habe ich jetzt auch erkannt. Vielen Dank für die Theorie, das muss ich erstmal sacken lassen.
Vom "rauschen" d.h. ohne NF den Lautstärkeregler des TV an Maximum drehen, ist er besser als das MC44BS373. Selbstbau lohnt also doch!
Vielleicht setze ich die Referenzfrequenz auf 25KHz. Ich möchte mehr Reserve für den Hub haben.


Grüße von Darius
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