Desde hacía mucho tiempo, tenía ganas de construir uno de esos famosos pll, para poder verificar su funcionamiento y tener así mi propia opinión sobre el asunto, así que puse manos a la obra.
A través de un amigo de AM, me llegó un viejo croquis de uno de estos sistemas que él tenía archivado de hace años.
Se trataba de un clásico pll, con tecnología de los 90s, con integrados de las series HC y Cmos, llaves rotativas como marcadores de frecuencia, un piloto de enganche de fase, tambien muchos problemas que terminé enfrentando, ya que el circuito original no funcionaba satisfactoriamente.
Decidí encarar el desafío y no solo hacerlo funcionar sino que tambien mejorarlo en todo sentido.
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| PLL TERMINADO. |
Acá vemos el circuito mejorado y funcionando.
El corazón del circuito es un CD4046, cuya función es la de comparar las fases. La señal de referencia o frecuencia patrón proviene de un cristal de 10.240 khz, el cual es dividida hasta alcanzar una señal de 1khz con la estabilidad del cristal. Por otro lado, la otra señal de 1khz que hay que comparar con la frecuencia patrón, proviene de un prescaler, un 74HC4059, que es programado con cuatro llaves secuenciales rotativas, lo que permite la lectura directa de la banda y frecuencias que deseamos fijar.
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| Placa de 10x10. Circuito completo. |
Volviendo al 4046, su salida pasa por un filtro integrador, cuya función es la de transformar los trenes de ancho de pulso en tensión continua. Esta tensión controla a un VCO que trabaja entre 13.800 a 14. 800 khz.
Finalmente, la salida del VCO, cuya señal tiene una amplitud solo de 700mVp, entra a un disparador Schmmit 74HC04 que transforma esa pequeña pero muy estable señal en una firme onda cuadrada de 5 Vp de 14 Mhz.
Después, esta señal apropiada ya para trabajar con compuertas, pasa a los divisores de frecuencia 74HC393 que dividen x2 (para 7Mhz) y x4 (para 3,5Mhz). Esta señal será la que entre al prescaler (HC4049), el cual dividirá con la lectura de las llaves. El resultado de la salida del prescaler, por ejemplo: 7000 (llaves rotativas) dividido 7000khz(de los divisores HC 393) = 1 khz. Ese kilohertz, es el que se compara con la frecuencia patrón del cristal para mantener el pll enganchado.
Otra de las mejoras que hice, además de VCO seguro y muy estable, es el cambio de bandas automático. Solo trabajando con las llaves rotativas, activa el cambio de bandas automáticamente. También posee una sola salida de señal para ambas bandas.
Otra de las mejoras introducidas fue reemplazar el CD4059 (prescaler) por un 74HC4059, cuya disposiciones de pines es la misma que el anterior pero puede trabajar con frecuencias superiores a 40 Mhz (según hoja de datos).
El VCO original presentaba algunos problemas casi insalvables. La primera etapa (osciladora) generaba una señal de 2Vpp y esto lo volvía inestable. Cambiando un poco su configuración logré que esa señal no superara los 400 mVp, bajando significativamente su corriente y en consecuencia mejorar por lejos su estabilidad. La segunda etapa del VCO se configuraba como un seguidor de fuente, pero no funcionaba correctamente, por lo que volví a cambiar su configuración para hacerlo trabajar como amplificador de tensión y que entregue más de 700 mVp.
La etapa de conversión analógica digital, practicamente no existía en el croquis original, por lo que de antemano sabía que no iba a funcionar. Decidí usar un HC04, seis inversores disparadores Schmmit, cuyo primer inversor (1-2) está configurado en modo realimentado con una R de 6M8. Esta etapa la tomé prestada de los circuitos de Norberto (LU8EHA).
Por otra parte, durante las pruebas de testeo, encontré la importancia de agregar capacitores de desacóple, debido a cierta inestabilidad del enganche de fase en 40 metros. Esta última mejora hizo que en ambas bandas funcionaran con mucha seguridad en el momento de encenderlo.
Por último, la señal de salida del disparador Schmmit pasó a ser de 5 Vp cuadrada, señal óptima para procesar las siguientes etapas
El circuito llevó muchas horas de trabajo para que trabaje de manera firme y segura y poder compartirlo.
Espero que les haya entusiasmado como para armarlo. Se aprende mucho sobre tratamiento de señales y realimentación.
AGRADECIMIENTOS:
LU8DAM Diego (Colega de AM que me pasó el cróquis original).
LW8DNV Alejandro (Orígen del circuito).
LU5EVD Elvio (Gurú electrónico de alta performance).
LW3DYL Willoh (Gurú electrónico de alta performance).
LU8EHA (Gurú electrónico de alta performance).
A todos ellos, mi gratitud, por iluminar aquellos momentos críticos obscuros en el sendero de la investigación electrónica.
Para el que guste de armarlo puede consultarme a mi email: gustavomartinmoutafian@gmail.com
LU2EGM
Hola Gustavo. Felicitaciones por el laburo que te mandaste. Yo creo que en algún momento empece a conseguir componentes, para hacer algo parecido pero en VHF, pero la verdad que no lo llegue a poner en marcha, estaba muy flojo de recursos técnicos. Ahora de vez en cuando me toca renegar con algun PLL desenganchado en el laburo jaja. Cordiales saludos! de LU3DEI
ReplyDeleteMuchas gracias Ignacio! La verdad que fue un lindo desafio, donde lo que queda es un dispositivo muy confiable, pero más que nada la experiencia de haber podido resolver varios problemas críticos (propio de los pll caseros). Éste quedó con la confiabilidad de un instrumento prácticamente profesional y que uso actualmemte en mi equipo de AM. Saludos y gracias por comentar!
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