Ejercicios de PLL

Problemas
Lazos de fijacin de fase (PLL)

1
Un PLL tiene un VCO con frecuencia libre 10 kHz y sensibilidad 6600 Hz/V, y un detector de fase con 0,68
V/rad. Si el filtro est formado por R = 10 k C = 0,01 F, determinar la respuesta que se obtiene ante un
salto de 9 kHz a 11 kHz.
Cul es la mxima frecuencia de fluctuacin de la frecuencia de entrada para tener una respuesta plana en el
caso del problema anterior.
En el problema 1) obtener el nuevo valor de C que optimiza la respuesta en frecuencia.
Obtener el rango de captura y el de conservacin del enganche para el problema 3).
Determinar las expresiones de un detector de fase cuando las seales que se multiplican son ondas
cuadradas en lugar de senoides.
Utilizando un LM 565 disear un circuito que permita demodular una seal de frecuencia modulada cuya
portadora es de 200 kHz y cuya seal modulante tiene un ancho de banda de 5 kHz. La frecuencia de la
seal modulada vara entre 190 kHz y 210 kHz.
Disear un demodulador de canal IRIG 13 (Inter- range Instrumentation group) El mismo tiene una
frecuencia portadora f0 = 14,5 kHz, una desviacin mxima f / f0 = 7,5 %, una mxima frecuencia de
seas fsmx = 220 Hz, y una relacin de desviacin f / fsmx 5.
Disear un demolulador de FSK utilizando el LM 565 cuyas frecuencias sean 2125 Hz y 2975 Hz. La salida
debe ser una seal que toma los valores 0 y 5 V en correspondencia con dichas frecuencias. La tasa de
transferencia es de 300 baudios.
Analizar un PLL en la zona de enganche si se agrega un integrador puro a la salida del detector de fase.
10 Analizar la posibilidad de ampliar el rango de desplazamiento de fase del detector de fase por medio de un
divisor de frecuencia a la entrada y otro a la salida del VCO. Determinar si con ese esquema se logra alguna
mejora en cuanto al rango de captura y de enganche. Estudiar si el divisor de frecuencia del VCO es
necesario.
11 Disear un sencillo MODEM capaz de codificar y decodificar una seal binaria de 0 V y 5 V (+/- 20%) en
dos seales de 2100 Hz y 2200 Hz. Determinar el mximo baud-rate (bits por segundo) teniendo en cuenta
el tiempo de enganche y el transitorio de conmutacin.
12 a) Dibuje el esquema de un sintetizador de frecuencia de tres lazos PLL.
b) Utilizando una seal de referencia de 100 KHz, elegir los divisores programables NA y NB para obtener
una frecuencia de salida en el rango de 30 a 40 Mhz, con una resolucin de 1 kHz. c) Explicar brevemente
el funcionamiento.
13 a) Disear un sintetizador de frecuencia con PLL mltiple para cubrir el rango de frecuencias de salida entre
35.4 a 40MHz en incrementos de 100Hz. La frecuencia de referencia ser de 100 kHz. Elegir los divisores
programables para que ningn lazo opere con frecuencia de referencia inferior a 100 kHz.
b) Explicar brevemente el funcionamiento.
14 En el PLL de la figura vr, v y vo son seales cuadradas, con amplitudes de 0 a 5V. El filtro F(s) proporciona
a la salida el valor medio de la seal de entrada. La funcin de transferencia de VCO es fo = fc + Kcvc.
Representar las seales vr , vo , v y vc en funcin del tiempo cuando fr = fc .
a) En reposo.
b) Cuando inicialmente (t = 0), vo est atrasada 45 respecto al caso anterior
c) Cuando inicialmente (t = 0), vo est adelantada 45 respecto al caso (a)
d) Cuando inicialmente (t = 0), vo est atrasada 135 respecto al caso (a)
fig1
15. Un PLL tiene una frecuencia de funcionamiento libre de 10 MHz, con un intervalo de captura de 1 MHz y
un intervalo de sincronizacin o enganche de 2 MHz. Grafique la frecuencia del VCO en funcin de la
frecuencia de entrada de referencia cuando este ltimo vara de 5 a 15 MHz.
16. Un PLL tiene las caractersticas siguientes: frecuencia de funcionamiento libre: 3 MHz intervalo de
sincronizacin: 200 kHz intervalo de captura 50 kHz Cul es la frecuencia de entrada ms alta que (a) causar
que un lazo no sincronizado se sincronice o enganche? (b) puede seguirse mediante un lazo sincronizado o
enganchado?
17. En la figura 2. se muestra un sintetizador de frecuencia simple. (a) Qu intervalo de frecuencia genera
cuando N vara de 100 a 200? (b) Cul es el paso de frecuencia ms pequeo posible con este sintetizador?
fig2
18. Dibuje un diagrama a bloques para un sintetizador de frecuencia simple que generar frecuencias de 1 a 10
MHz en pasos de 500 kHz. Encuentre el intervalo de valores de N que se necesitar para el divisor programable.
19. Un sintetizador de frecuencia simple puede funcionar hasta 50 MHz con un paso de frecuencia de 10 kHz.
Calcule los nuevos valores por estas especificaciones si se usa un prescaler fijo de 10:1. El prescaler por s
mismo puede responder a frecuencias hasta de 1 GHz.
20. Calcule la frecuencia de salida para el sintetizador mostrado en la figura 2 para N = 50 y M = 10.
21. En la figura 3 se muestra un sintetizador con translacin de frecuencia externa. Calcule la frecuencia de
salida para N = 50.
22. El sintetizador de la figura 3 tiene translacin de frecuencia dentro del lazo. Calcule su frecuencia de salida
para N = 30.
23. El oscilador de cristal de 10 MHz en un sintetizador de frecuencia de PLL se calibr a un estndar de
referencia conocido que se sabe es exacto a 5 ppm. Se garantiza que el oscilador no vara ms de 10 ppm por
mes.
(a) Un ao despus, cules son las frecuencias mxima y mnima que podra estar produciendo el oscilador?
(b) Suponga que este oscilador se usa en un PLL simple de un solo lazo para generar una frecuencia de 45 MHz.
Cules son los valores mximo y mnimo que podra tener la frecuencia de salida despus de un ao?
fig3
24. Conteste a las siguientes preguntas del circuito figura 4. Para La tensin de entrada puede variar entre 1.5V
a 2.5V
A.- Calcule el valor de Ri.
B.- Si Ct=10nF calcule el valor de Rt.
C.- Dibuje
la
forma
de
onda
del pin 7
del
LM331,
indicando
los
valores
ms significativos. Es decir frecuencia de salida
25. Para el circuito de la figura 4:
D.- Calcule el valor de Rs.
E.- Indique
los
componentes
LM331 (pin 3)
a
fin
de
F.- Una
vez
montado
la ganancia del convertidor?
que
habra
que
colocar
en
la
salida
del
conseguir
Forma
de
onda
cuadrada
compatible
TTL.
el
circuito, qu componentes aadira
para
ajustar
26. Realizar un circuito convertidor
voltaje a frecuencia usando el dispositivo
electrnico LM331.donde la frecuencias de salida vari entre 10Khz y 100Khz.
fig4
27. Para el circuito de la figura 5, se muestra el integrado LM331 con una configuracin
especial que convierte una entrada de luz a frecuencia. Analice su funcionamiento y
demuestre cuanto debe ser el voltaje a esa intensidad de luz para obtener la mxima
frecuencia de 100Khz.
fig5
28. En la figura6, se muestra un convertidor de frecuencia a voltaje. Cul es el voltaje Vo si la frecuencia fi es
10Khz
fig6

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En el problema 1) obtener el nuevo valor de C que optimiza la respuesta en frecuencia.

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