7/30/2019 PLL Oscillator

1/4

PLL oscillator

T h i s i s t he o s c i l l a t o r t h a t i s t h e he a r t o f t h e c l o ck i n t h i s t i m e .

T h e PL L o s c i l l a t o r i s t he d e v i ce t ha t s t a b i l i z e s o s c i l l a t i o nf r e q u e n c y b y u s i n g t h e P h a s e L o c k e d L o o p c i r c u i t .I n t h e c a s e o f t h i s t i m e , t h e ' 1 0 M H z s t a n d a r d f r e q u e n c y o s c i l l a t o rk i t ' t h a t p u r c h a s e d w i t h ' A k i z u k i D e n s h i T s u s h o L t d . ' ( S i t e i nJ a p a ne s e ) i s b e i ng us e d .

T h e c r ys ta l o s c i l l a t o r o f 3 . 5 7 9 5 4 5 MH z i s be i n g us ed f o r t h er e f e r e n c e o s c i l l a t o r . D i v i d i n g 6 3 t h i s f r e q u e n c y 5 6 . 8 1 8 1 7 4 6 K H z i sm a d e , f u r t h e r m o r e d o i n g i t 1 7 6 t i m e s 9 . 9 9 9 9 9 87 2 9 M H z i s m a d e . (E r r o r b e t h e l i m i t o f m y d e s k c a l c u l a t o r ) B e c a u s e i t i s m a k i n gt h e s i g n i f i c a n t f i g u r e b e l o w t h e d e c i m a l p o i n t o f o s c i l l a t i o nf r e q u e n c y 6 f i g u r e s o n a l c u l a t i o n a l i t t l e e r r o r h a s a p p e a r e d .

B e c a u s e i t i s t h e e r r o r o f 1 . 2 7 H z t o 1 0 M H z a c c u r a c y b e c o m e s- 1 . 2 7 x 1 0 - 7 a n d i t a s s u m e d t h a t i t i s d e l a y e d 1 s e c o n d i n7 , 8 7 4 , 4 00 s e c o n d s . A l t h o u g h i t b e c o m e s t h e d e l a y i n 4 s e c o n d sf o r a y e a r , i t d o e s n o t d e v i a t e m u c h i n f a c t .

T h i s k i t i s s o l d w i t h t h e s t y l e t ha t s u mm a r i ze d p r i n te d w i r i n gb o a r d a n d n e c e s s a r y c o m p o n e n t s .A l l t h e c o m p o n e n t s m u s t b e a t t a c h e d w i t h h a n d w o r k . E s p e c i a l l ys o l d e r i n g o f I C ( C X 2 0 0 3 2 ) t h a t i s t h e m a i n c o m p o n e n t o f t h i sc i r c u i t m a y b e p a i n f u l w o r k f o r t h e u n f a m i l i a r p e r s o n o f s o l d e r i n g , b e c a u s e i t i s t h e S M T ( S u f a c e M o u n t i n g T y p e ) w i t h 4 2p i n s .P r o d u c e a n d u t i l i z e s o l d e r s u c k e r e t c .

Pr inc iple of the PLL osc i l lator

T h e c o ns t i t u t i o n o f t he P L L o s c i l l a t o r i s a s f o l l o w s .

7/30/2019 PLL Oscillator

2/4

R e f e r e n c e f r e q u e n c y

o s c i l l a t o r

T h e h i g h s t a b i l i t y o s c i l l a t o r l i k e a c r y s t a l

o s c i l l a t o r e t c . a r e u s e d .

V o l t a g e c o n t r o l l e d

o s c i l l a t o r ( V C O )

T h i s i s t h e o s c i l l a t o r t h a t f r e q u e n c y c h a n g e s

b y v o l t a g e c o n t r o l .

P ha s e c o mp ar at or T he co m pa r a t iv e d i f fe r en ce b e t we e n r e f e r e nc e

o s c i l l a t i o n f r e q u e n c y a n d o u t p u t f r e q u e n c y i sd e t e c t e d .

I n t h e c a s e t h a t t h e r e i s a d i f f e r e n c e t h e

c o n t r o l v o l t a g e i s o u t p u t .

I n t h e c a s e t h a t t h e o u t p u t f r e q u e n c y i s h i g h

t h e v o l t a g e t h a t l o w e r s f r e q u e n c y t o V C O i s

o u t p u t .

P r o g ra m m a bl e c ou n t e r D i v i d i n g o u t p ut f r eq u e n cy c om p a r at i v e

f r e q u e n c y i s m a d e .

O u t p u t f r e q u e n c y c a n b e c h a n g e d b y c h a n g i n g

t h e c o u n t i n g v a l u e .

.I t b e c o m e s t h e f r e q u e n c y r e l a t i o n l i k e t h e f o l l o w i n g i n t h e P L L

o s c i l l a t o r t h a t u s e s i t t h i s t i m e .

F u r t h e r m o r e r e f e r e n c e f r e q u e n c y o s c i l l a t o r i s b e i n g s y n c h r o n i z e dP L L t o c o l o r b u r s t s i g n a l o f p i c t u r e s i g n a l o f t h e t e l e v i s i o n i nC X 2 0 0 3 2 t h a t i s u s i n g w i t h ' 1 0 M H z s t a n d a r d f r e q u e n c y o s c i l l a t o rk i t ' .

Act ion of the programmable counter

O u t p u t f r e q u e n c y c a n b e c h a n g e d b y c h a n g i n g t h e d i v i s i o nn u m b e r o f t h e p r o g r a m m a b l e c o u n t e r .T h e re c o n s t r u c t i o n a r t i c l e o f t h e c l o ck f r eq u e nc y up o f t he C P U i sp l a c e d i n t h e m a g a z i n e o f t h e p e r s o n a l c o m p u t e r e t c . T h e r e i st h e r e c o n s t r u c t i o n t h a t g o e s u p t h e c l o c k b y r e m o v i n g t h e p i n o f I C o f t h e P L L c i r c u i t t h e r e . I t i s c h a n g i n g t h e r e s e t t i m i n g o f t h ep r o g r a m m a b l e c o u n t e r .

7/30/2019 PLL Oscillator

3/4

T ime char t o f the hexadec ima l counter

T h e f i gu r e o f t h e t o p i s s ho w i ng th e t i me c ha r t ( F i gu r e t h a te x p r e s s e d t h e v o l t a g e t h a t c h a n g e s w i t h t i m e ) o f t h eh e x a d e c i m a l c o u n t e r .T h e he xa de c i ma l c o u n t e r i s c o mp o s e d o f 4 p i e c es o f 2 b i n a r yc o u n t e r s . A l t h o u g h i n p u t f r e q u e n c y i s i n s e r t e d i n t o t h e 1 s t s t a g et h e o u t p u t o f t h e 1 s t s t a g e i s i n p u t i n t o t h e 2 n d s t a g e . O u t p u t o f t h e 2 n d s t a g e i s i n p u t i n t o t h e 3 r d s t a g e a n d o u t p u t o f t h e 3 r ds t a g e i s i n p u t i n t o t h e 4 t h s t a g e .

E a c h s t a g e t h e t i m e w h e n v o l t a g e c h a n g e s b e c o m e s 2 t i m e s ( 1 / 2f o r f r e q u e n c y ) . T h e t i m i n g o f t h e c o u n t i n g u p i s c a r r i e d o u t w h e nt h e s i g n a l c h a n g e d i n t h e l o w l e v e l f r o m h i g h l e v e l . ( T i m e w h e n i ts h o w e d w i t h t h e a r r o w ) I C c a l l e d 7 4 H C 3 9 3 i s b e i n g u s e d a s t h ep r o g r a m m a b l e c o u n t e r i n t h e o s c i l l a t o r t h a t u s e s i t t h i s t i m e . A sf o r t h i s I C 2 c o u n t e r s o f h e x a d e c i m a l a r e i n c l u d e d i n a p a c k a g e .T h e re i s a re s e t t e r m i na l i n ea ch co un te r a n d th e co u n te rb e c o m e s r e s e t c o n d i t i o n w i t h h i g h l e v e l ( + 5 V n e i g h b o r h o o d , I tw r i t e s i n H ) .

T h e c i r c u i t d r a w i n g o f t h e r i g h ti s t h e o n e t h a t w r o t e t h e p a r to f t h e p r o g r a m m a b l e c o u n t e r i nd e t a i l . I C 4 i s m a d e a n e x a m p l e

i t ' s o p e r a t i o n i s e x p l a i n e d . T h ec a t h o d e s i d e o f e a c h d i o d e i sc o n n e c t e d t o o u t p u t A o f t h e1 s t s t a g e , o u t p u t B o f t h e 2 n ds t a g e a n d a l s o o u t p u t D o f t h e4 t h s t a g e .

T h e a no d e s i de o f t h e a l l d i o d e sa r e c o n n e c t e d t o t h e r e s e tt e r m i n a l ( R ) o f I C 4 a n d t h e y a r ec o n n e c t e d t o V c c ( + 5 V ) t h r o u g ht h e r e s i s t o r ( 4 . 7 K o h m ) . W h e na n y o f A , B o r D i s a l o w

l e v e l ( 0 V n e i g h b o r h o o d ) t h ev o l t a g e o f t h e r e s e t t e r m i n a l i s

p u l l e d t o a l o w l e v e l . T h e I C 4 d o e s n o t b e c o m e t o t h e r e s e t i n

7/30/2019 PLL Oscillator

4/4

t h i s c o n d i t i o n , b e c a u s e t h e r e s e t o p e r a t i o n i s d o n e w i t h h i g hl e v e l . I n o t h e r w o r d s , o n l y w h e n a l l o f A , B a n d D b e c a m e h i g hl e v e l t h e r e s e t t e r m i n a l b e c o m e s h i g h l e v e l a n d t h e r e s e to p e r a t i o n o f I C 4 i s c a r r i e d o u t .

W h e n y o u s e e i t o n t h e t i m e c h a r t , t h e c o n d i t i o n i s w h e n t h e 1 1 t h

i n p u t s i g n a l b e c o m e a l o w l e v e l f r o m h i g h l e v e l . T h e r e s e to p e r a t i o n i s c a r r i e d o u t i n t h i s p o i n t a n d A , B , C a n d D b e c o m el o w l e v e l c o n d i t i o n a l l . ( R e t u r n t o t h e s t a r t i n g p o i n t )

T h e re i s t h e f o l l o w i n g m e th o d t o f i nd w he re s ho u l d A , B , C , Dc o n n e c t t h e d i o d e t o d i v i d e t o r e q u i r e d f r e q u e n c y e a s i l y .F i r s t o f a l l , A i s m a d e " 1 " , B i s m a d e " 2 " , C i s m a d e " 4 " , D i sm a d e " 8 " , a n d i t i s s u b t r a c t i n g i t t o t h e b i g o r d e r f r o m t h er e q u i r e d d i v i s i o n n u m b e r .F o r e x a m p l e , I n t h e c a s e t h a t y o u w a n t t o m a k e 1 3 b i n a r yc o u n t e r s t h e c a l c u l a t i o n i s 1 3 - 8 = 5 , 5 - 4 = 1 . I t i s u p t o h e r e .T h i s ca l c u l a t i o n a s a re s u l t i t a s s u me d t o c o n ne c t t h e d i o d e s t o 8" D " , 4 " C " a n d 1 " A " .

I n t h e c a s e o f t h e p r o g r a m m a b l e c o u n t e r ( 1 ) , 7 b i n a r y c o u n t e r so f I C 1 b e c o m e 1 " A " + 2 " B " + 4 " C " = 7 a n d 9 b i n a r y c o u n t e r s o f I C 2 b e c o m e s 1 " A " + 8 " D " = 9 .

I n t h e c a s e t h a t t h e c o u n t e r i s r e s e t e d f o r c i b l y b y t h e d i o d e s , t h et i m e o f l o w l e v e l a n d t h e t i m e o f h i g h l e v e l o f t h e o u t p u t o f c o u n t e r ( d u t y ) a r e n o t e q u a l i t y . T h e t i m e o f h i g h l e v e l b e c o m e ss h o r t .I n t h e c a s e t h a t d u t y o f o u t p u t b e c o m e s a p r o b l e m t h e c o u n t e r so f 2 b i n a r y i s u s e d f o r t h e f i n a l s t a g e . H o w e v e r , i t n e e d s t oc o n s i d e r t h e d i v i s i o n n u m b e r , b e c a u s e i t i s d i v i d e d t o 1 / 2 .

T h e re i s t h e de s c r i p t i o n t ha t d o e s ' s o me w h e r e p i n o f s o m e w he r eI C i s f l o a t e d f r o m t h e p r i n t e d b o a r d ' w i t h t h e a r t i c l e o f t h er e c o n s t r u c t i o n o f t h e C P U c l o c k .

F o r e x a m p l e w h e n t h e t e r m i n a l o f A o f I C 1 i s f l o a t e d ( s a m e a sr e m o v e t h e d i o d e ) f r o m p r i n t e d b o a r d I C 1 b e c o m e s 6 b i n a r yc o u n t e r s .A l t h o u g h b e f o r e r e c o n s t r u c t i o n t h e f r e q u e n c y t h a t i s i n p u t t opha s e co mpa ra to r i s 3 5 7 9 .5 4 5 KHz / 6 3 = 5 6 .8 1 8 KHz a nd f i na lo u t p u t f r e q u e n c y i s 1 0 M H z , a f t e r r e c o n s t r u c t i o n t h e f r e q u e n c y i s3 5 7 9 . 5 4 5K H z / 5 4 = 6 6 . 2 8 8 K H z a n d f i n a l o u t p u t f r e q u e n c y i s1 1 .6 6 MHz ( +1 6 .6 % up ) .I n t h e c a s e o f a c t u a l C P U c i r c u i t o f t h e P C , I C t h a t i s u s i n g ,

r e f e r e n c e f r e q u e n c y , t h e d i v i s i o n n u m b e r e t c . a r e d i f f e r e n t f r o mt h e e x a m p l e o f t h e t o p . T h e p r i n c i p l e i s a s i m i l a r t h i n g .B u t , p h a s e c o m p a r a t o r o r V C O c o m e s n o t t o f l a t t e r w h e nf r e q u e n c y i s c h a n g e d l a r g e l y b y t h e d i v i s i o n n u m b e r . I t h i n k t h a tt h e r e i s n o t a n i n f l u e n c e i f i t i s a d o z e n s % . B u t , w h e n i t i s m a d e2 t i m e s , 3 t i m e s t h e V C O c o n t r o l s i g n a l f r o m t h e p h a s ec o m p a r a t o r n e e d s t o b e c h e c k e d .