19. Dezember: PLL
Heute schließt sich der Kreis, im wahrsten Sinne des Wortes. Der Ausgang vom VCO ist schon an den Eingang COMPARATOR_IN gelegt - und heute verbindest Du auch noch den Ausgang vom Vergleichs-Gatter mit dem Eingang vom VCO. Das ergibt eine Schleife, also englisch "loop".
Diese Verbindung erfolgt allerdings nicht direkt, sondern über einen Widerstand und einen Kondensator. Diese beiden bilden zusammen einen Filter, der schnelle Frequenzen blockiert und langsame passieren lässt, einen "low-pass" Filter.
Ist dieser Filter optimal auf die Frequenz des Oszillators abgestimmt, dann pendelt sich der VCO auf diejenige Frequenz ein, die am SIGNAL_IN anliegt. Man sagt, der Oszillator "rastet ein", also englisch "locked". Und zwar nicht nur auf die Frequenz vom Eingangs-Signal, sondern auch mit einer festen Phasen-Beziehung. Damit ist der PLL, also der Phase-locked-loop, komplett.
Verbinde nun die Batterie - und Du kannst richtig sehen, wie der PLL langsam versucht, sich auf die Blink-Frequenz der roten LED einzustellen. Nach etwa 20 s sollte er es geschafft haben: die grüne und die rote LED blinken gleich schnell. Allerdings nicht im Gleichtakt, die grüne LED hängt eine feste Phasen-Differenz hinterher.
Vielleicht musst Du wieder ein wenig puzzeln, bis der Versuch gelingt. Wenn der Oszillator, also die grüne LED, nicht auf die Frequenz der roten einrastet, passt die Beschaltung nicht ganz. Der Bereich vom VCO muss wenigstens grob zum Signal passen. Du kannst dann folgendes tun:
- Ist die grüne LED zu langsam, dann beschleunige den VCO: setze einen zweiten 10 MOhm Widerstand parallel zwischen PIN 11 und (-).
- Ist die grüne LED zu schnell, dann verlangsame den VCO: setze einen zweiten Kondensator parallel zwischen PIN 6 und PIN 7 ein.
Übrigens:
Diverse Quellen suggerieren, dass der RC-Filter die Frequenz des Oszillators herausfiltern sollte. Dies ist aber nmM nicht so. Das Datenblatt sagt zur "capture frequency range", dass die Grenzfrequenz vom Filter im Bereich der Mittenfrequenz des Oszillators sein sollte. Das kannst Du auch im Bild vom Spannungsverlauf an PIN 9 sehen (Fig 3 im Datasheet). Dort ist ein klares Dreieck zu sehen, also noch reichlich Oszillator-Frequenz.
Wenn Du wirklich wissen möchtest, wie der Filter zu dimensionieren ist, dann gibt es hierzu das Datenblatt und Application Notes, z.B. vom Hersteller Texas Instruments. Aber da hast Du dann wirklich was zu lesen und zu verstehen...