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Definition

PLL (Phase-locked Loop)

Mitarbeiter: John Burke

Eine PLL (Phase-locked Loop) oder Phasenregelschleife ist eine elektronische Schaltung mit einem Spannungs- oder spannungsgesteuertem Oszillator, der sich ständig an die Frequenz eines Eingangssignals anpasst. PLLs werden verwendet, um ein Signal von einem verrauschten Kommunikationskanal zu erzeugen, zu stabilisieren, zu modulieren, zu demodulieren, zu filtern oder wiederherzustellen, wenn die Daten unterbrochen wurden.

Wo PLLs verwendet werden

PLLs werden in der Telekommunikation, in Computern, im Rundfunk und anderen elektronischen Anwendungen eingesetzt. Sie kommen häufig in der drahtlosen Kommunikation zum Einsatz, vor allem bei Übertragungen mit Frequenzmodulation (FM) oder Phasenmodulation (PM). Phasenregelschleifen werden häufiger für die digitale Datenübertragung als für die analoge Übertragung verwendet und eher als integrierte Schaltungen hergestellt, obwohl beispielsweise diskrete Schaltungen für die die Signalverarbeitung von Mikrowellen im Einsatz sind.

Wie Phasenregelschleifen arbeiten

PLLs arbeiten durch ständige Anpassung eines spannungs- oder stromgesteuerten Oszillators an die Phase und Frequenz eines Eingangssignals, das typischerweise aus einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) besteht, der mit einer speziellen Halbleiterdiode, einem sogenannten Varaktor, abgestimmt ist. Der VCO wird zunächst auf eine Frequenz nahe der gewünschten Empfangs- oder Sendefrequenz eingestellt. Eine so genannte Phasenvergleichsschaltung bewirkt, dass der VCO die gewünschte Frequenz sucht und einrastet, die über einen quarzgesteuerten Referenzoszillator festgelegt ist. Wenn die VCO-Frequenz von der Referenzfrequenz abweicht, erzeugt der Phasenvergleicher eine Fehlerspannung. Der Vergleicherausgang wird in der Regel durch einen Tiefpassfilter (ein Signalfilter, der die Stärke hochfrequenter Wellen reduziert) geleitet, um das Rauschen weiter zu reduzieren. Der gefilterte Ausgang wird auf den Varaktor zurückgeführt, um den VCO kontinuierlich in Richtung Referenzfrequenz zu bewegen.

Der gefilterte Ausgang des Komparators liefert auch den Ausgang der Schaltung – das Signal, das in der Übertragung gefunden wird (Sprache, Video oder Daten). Da das Signal durch Modulation einer Trägerwelle kodiert ist, kann es als Differenz zwischen der Trägerwellenform und der tatsächlich übertragenen Wellenform betrachtet werden und befindet sich daher im Ausgang des Vergleichers.

Zusammen bilden der Phasenregelkreis, VCO, Referenzoszillator und Phasenvergleicher einen Frequenzsynthesizer – ein elektronisches System, das aus einem einzigen festen Oszillator einen Frequenzbereich erzeugt. Drahtlose Geräte, die diese Art der Frequenzregelung verwenden, gelten als frequenzsynthetisiert. Weitere frequenzsynthetische Geräte sind Mobiltelefone, Satellitenempfänger und GPS-Systeme.

Diese Definition wurde zuletzt im September 2019 aktualisiert

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