Usprawnienia HOBBY
Projekt Czytelnika Åšwiata Radio
Praktyczny syntezer PLL
Teoretyczne zasady dzia-
łania układów stabilizacji
częstotliwości PLL (Phase
Locked Loop)
były opisane na naszych
łamach kilka miesięcy temu
(ÅšR 12/04, ÅšR 1-3/05). Teraz
prezentujemy układ PLL
zaprojektowany na Å‚atwo
dostępnych i tanich ukła-
dach scalonych oraz prak-
tycznie wypróbowany przez
Czytelnika ÅšR.
Jak zapewnia konstruktor,
pomimo dużej liczby US
i złożoności układu elek-
trycznego do uruchomienia
urzÄ…dzenia wystarczy tylko
miernik uniwersalny (mul-
timetr) oraz miernik czÄ™-
stotliwości (z dokładnością
odczytu 10Hz).
Układ był pierwotnie zbudo-
wany do minitransceivera
 Antek (AVT 2310), dzięki
czemu udało się uzyskać
doskonałą stabilność czę-
stotliwości (pełna synteza)
oraz wyeliminować skalę
jako licznik częstotliwości
oraz trudny do zdobycia
kondensator strojeniowy.
Rys. 1a. Dzielnik współpracujący z syntezerem
Opis układu
Prezentowany syntezer pracuje
na częstotliwości 9000,0-9999,9kHz,
ale można go dostosować do pracy
w dowolnym pasmie KF, a nawet
UKF, stosujÄ…c odpowiedni dzielnik
wstępny, podany na rysunkach (1a,
1b, 1c). Zasada działania bez wni-
kania w szczegółową analizę jest
Rys. 1b. Dodatkowy dzielnik do 400MHz współpracujący z syntezerem następująca. Sercem układu jest pro-
gramowany dzielnik częstotliwości
wraz z przerzutnikiem RS, który
steruje dzielnikiem programowa-
nym i dzielnikiem wstępnym o dwu-
współczynnikowym stopniu podzia-
łu (rys. 1 na następnej stronie).
Układ US1 jest zaprogramowany
na stałe (MHz); US2, US3, US4 są
programowane z licznika uniwer-
Rys. 1c. Dodatkowy dzielnik do 250MHz współpracujący z syntezerem salnego US10, US11,US12 (kHz).
Åšwiat Radio Lipiec 2005
51
HOBBY Usprawnienia
Przy zastosowaniu dziel-
ników z rys. 1b i 1c nie
wykorzystujemy bramki
układu US6 (sygnał
należy podać wprost na
układy US3, US4)
Rys. 1. Zasadniczy układ syntezera PLL
Åšwiat Radio Lipiec 2005
52
Skala cyfrowa  dla
okrągłych wartości p.cz.:
4, 6, 8, 9, 12MHz itp.
(ustawienie pilota 1kHz
w górę lub w dół 
odczyt prawidłowy)
Rys. 2. Skala cyfrowa
Rys. 3. Generator taktujący współpracujący
z licznikami 4039 Rys. 4. Generator współpracujący z licznikami 40192
Syntezer stabilizuje częstotli- stabilizował częstotliwość powyżej wia się na takiej częstotliwości, jak
wość dokładnie taką samą, jakie 10MHz, należy do dzielnika dodać jest zaprogramowany licznik uni-
są zaprogramowane liczby na wej- jeden US (rys. 8). Dla przykładu wersalny, por. schemat, tzn. 9.700.0,
ściach US1, US2, US3, US4. Np. zaprogramujemy  1 ,  0 (MHz), po włączeniu zasilania lub naciśnię-
gdy zaprogramujemy  9 ,  0 ,  0 , syntezer będzie stabilizował często- ciu przycisku na wyprowadzeniach
 0 , to syntezer będzie stabilizował tliwość od 10.000,0-10999,9kHz. Po pin 1 pojawia się krótki impuls i na-
9MHz. Jeżeli chcemy, aby syntezer włączeniu zasilania syntezer usta- stępuje ustawienie licznika. Układ
Åšwiat Radio Lipiec 2005
53
HOBBY Usprawnienia
ok. 100Hz. Indukcyjność dławika
w generatorze wzorcowym zależy
od egzemplarza kwarcu i należy
ją tak dobrać, aby generator mógł
współpracować z diodą BB105 (ok.
100µH). Rysunek 3 to generator
taktujÄ…cy zbudowany z bramek A,
B; bramka D startuje i blokuje gene-
rator, a bramka C steruje zliczaniem
w dół lub w górę. W liczniku uni-
wersalnym można też zastosować
US 40192, z tą różnicą, że bramki
w generatorze taktujÄ…cym 2A, 2B,
2C, 2D sterujÄ… przepuszczaniem
impulsów na wejścia zliczające pin
Rys. 5. VCO z separatorem 4,5. StosujÄ…c potencjometr w ge-
neratorze taktującym można tak
US5 to detektor fazy i częstotliwości uformować do poziomu CMOS, regulować jego częstotliwość, że do
wraz z biernym filtrem RC, bar- co skomplikowałoby układ. Synte- przestrojenia pasma wystarczy kil-
dzo skutecznym, na wyjściu tego zer był sprawdzony z dzielnikami ka sekund, przy takiej opcji można
filtru w stanie synchronizmu pętli wstępnymi z rysunku 1 a oraz 1b wyeliminować przełącznik kroków.
pojawia się napięcie błędu, które i pracował doskonale. Sprawdzi- Z wyjść Q licznika uniwersalnego
steruje diodą pojemnościową VCO. łem kilka egzemplarzy 193 @IE3 można sterować dowolnymi de-
Układy w dzielniku programowa- i wszystkie pracowały już od 8MHz koderami BCD na 7 segmentów,
nym US3, US4 muszą być jak na (gwarantowane), a nawet niżej. np. 4543 ze skalą LCD, a impulsy
schemacie lub ze zwykłej serii 7492, Niestety układ SP8647A nie był do prawidłowej pracy wyświetla-
z tego względu, że układy CMOS sprawdzony i jest zaprojektowa- cza LCD pobrać z wyprowadzenia
w tym miejscu nie będą pracowa- ny tylko teoretycznie, ma prawdo- pin 3 US4060. Ze skalą LED prąd
ły, ponieważ impulsy należałoby podobnie wyjście CMOS, ale nie pobierany wynosi ok. 200mA, sto-
sując dekodery CMOS można go
jeszcze zredukować, a z LCD do ok.
70mA. Można zrezygnować z ukła-
dów US9, US13 i wykonać syntezer
z krokiem 1kHz, a mały krok uzy-
skać z przestrajania potencjome-
trem (rys. 6).
Uruchomienie
Uruchamiać należy z krokiem
1kHz, o małych krokach na po-
czątek trzeba zapomnieć. W tym
celu przełącznik włączyć w pozycje
1kHz, zestroić trymerem generator
Rys. 6. Generator wzorcowy wzorcowy, tak aby na pin 9 uzy-
skać 4096kHz, wzorcowy, tak żeby
mam ani jego, ani jego szczegó- na pin 9 uzyskać 4096 kHz, można
łowej aplikacji, i z tym układem korygowć również PR100K. Spraw-
sądzić należy, że cały dzielnik pro- dzić w ten sposób działania dzielni-
gramowany mógłby być CMOS. ka wstępnego, np. z pomocniczego
Część licznika uniwersalnego US13 Vx010MHz podać sygnał na WE
steruje dwukierunkowymi klu- VCO odn., pin 15 w US7 zewrzeć
czami zawartymi w US9, klucze do masy, zmierzyć częstotliwość,
te sterują drabinką rezystancyjną, na wyjściu dzielnika powinno być
z której jest uzyskiwane napięcie do 100,00kHz. Następnie pin 15 zewrzeć
przestrajania generatora wzorco- do +5V, zmierzyć częstotliwość - po-
Rys. 7. Alternatywny układ do uzyskania kroku 100Hz wego US9 w celu uzyskania kroku winno być 909,09kHz (ewentualnie
skorygować 220k w T1). Zamknąć
pętlę przez podłączenie VCO, mie-
rząc częstotliwość na VC WY - syn-
tezer powinien stabilizować. Przyci-
skami sprawdzić strojenie z krokiem
1kHz, jeżeli próby wypadły pomyśl-
nie, należy ustawić małe kroki (prze-
Å‚Ä…cznik w pozycji 100Hz). Na PR100
ustawić napięcie np. 1V, mierząc
częstotliwość na WY; VCO ustawić
trymerem 9700, 0kHz, przyciskami
Rys 8. Programowanie liczb sprawdzić krok.
Åšwiat Radio Lipiec 2005
54
Wykaz kluczowych elementów syntezera PLL
Jeżeli krok nie jest zadowala- konstruktorów i posłuży jako baza
Kluczowe elementy
jący, należy PR100K ustawić inne do własnych przemyśleń i koncepcji.
Zasadniczy układ syntezera (rys.1):
syntezera można nabyć
napięcie, np. 1,2V, trymerem dopro- Jako ciekawostkę mogę jeszcze US1, US2, US3, US4: 74LS192
w sklepie AVT:
wadzić do 9700,0kHz, sprawdzić podać, że syntezer ten może współ- US5: 4046 www.sklep.avt.pl
ponownie kroki, czynności powta- pracować z dowolną p.cz. po doda- US6: 74LS00
US7: 74LS193
rzać aż do uzyskania zadowalające- niu do skali uniwersalnego licznika,
US8: 4060
go kroku. W prototypie uzyskałem ale z uwagi na dużą dostępność na
US9: 4066
krok 100Hz ą40Hz, tzn. najmniej- rynku rezonatorów z okrągłą f jest
US10, US11, US12, US13: 4029
szy krok wyniósł 60Hz, a najwięk- nieopłacalne, ale możliwe, prze-
X: 4096kHz
szy 140Hz i jest to w zupełności prowadziłem takie próby w celu
Dzielnik częstotliwości (rys.1a.):
wystarczajÄ…ce do pracy SSB. Kroki poznawczym.
US1, US2: 7474
te są powtarzalne w całym pasmie. Roman Tyrała
US3: 74S10
W zakresie 9,5-9,8MHz ulegajÄ… nie-
Skala cyfrowa (rys. 2):
znaczącej zmianie. Można włączyć W przypadku większego zain-
US1, US2, US3, US4: 74LS47
układ RIT z rys. 6. Można również teresowania prezentowanym ukła- W1-W5: wyświetlacze, wspólna anoda np.
uzyskać dokładny krok 100Hz w dem istnieje możliwość w AVT SA52-11EWA
inny sposób, zamiast US9 stosu- skompletowania wszystkich podze- Generatory taktujące (rys. 3, 4):
US1, US2, US3: 4011
jąc układ z rys. 7. Na Q 0 wstawić społów, a nawet wykonania płytek
US4, US5: 40192
rezystor 100k (PR 100k), ustawić drukowanych.
np. 1V, trymerem zestroić VCO na
9700,0kHz, przestroić syntezer o 1
w górę, na Q1 potencjometrem
pomocniczym ustawić VCO WY
9700,1kHz zmierzyć wartość na po-
tencjometrze i na Q1 wstawić rezy-
stor stały itd. Z opisanych powyżej
względów syntezer należy trakto-
wać jako jednopasmowy. Z krokiem
1kHz jak najbardziej może być wie-
lopasmowy. W układach syntezy
PLL, VCO powinno pracować na
niskim poziomie i dlatego powi-
nien być zasilany napięciem 5V nie
większym, ma to wpływ na jakość
sygnału, może być zasilany tym
samym napięciem co syntezer, sto-
sowanie oddzielnego stabilizatora
dla VCO jest zbędne.
Po zamknięciu pętli na VCO WY
jest napięcie w.cz. ok. 250mV i z po-
wodzeniem można nim wysterować Rys.9. Ilustracja pracy klucza 4066 sterującego drabinką rezystancyjną
NE612, oczywiście sygnał ten moż-
na wzmocnić już poza VCO, np. na
jednym tranzystorze, który może
już być zasilony wyższym napię-
ciem, np. 9V. Syntezer był testowa-
ny w torze odbiorczym, odbierany
sygnał CW i SSB był doskonały, do-
strajanie do stacji SSB bez żadnych
problemów (naturalne brzmienie).
Syntezer może być zmontowany
na dwóch mniejszych płytkach.
Prawidłowy montaż i połączenia
elektryczne gwarantują pełny suk-
ces. Niezbędne połączenia, których
nie da się poprowadzić drukiem,
należy wykonać cienkim przewo-
dem w izolacji.
Przed zaekranowaniem VCO
należy go wstępnie zestroić. Zakres
VCO powinien się rozpoczynać od
ok. 2V, a kończyć (nie wyżej) 0,25V
niżej od zasilania 4046. W proto-
typie z pojedynczÄ… diodÄ… BB112
C1100 pF C210pF dla pokrycia za-
kresu US-4046 wystarczyło zasilić
napięciem 5V.
Mam nadzieję, że zaprogramowa-
ny syntezer ucieszy wielu kolegów Rys.10. Rozmieszczenie elementów na płytkach modelowych (fotografia na pierwszej stronie artykułu)
Åšwiat Radio Lipiec 2005
55