Phase Locked Loop 4046

HEF 4046B adalah sebuah ic phase locked loop yang terdiri atas dua buah komparator fase (phase comparator), sebuah VCO linear, dan sebuah source follower. Sebuah rangkaian filter pelewat rendah (low pass filter) perlu ditambahkan diluar rangkaian untuk memfilter tegangan keluaran dari komparator fase yang digunakan sebagai tegangan masukan VCO.

Berikut rangkaian internal HEF 4046

Dalam perancangan PLL yang perlu diperhatikan adalah frekuensi kerja PLL yang dipengaruhi oleh rancangan VCO dan filter pelewat rendahnya. Secara lebih detail, perancangan PLL akan dijelaskan pada masing-masing bagiannya.

· VCO (Voltage Controlled Oscilator)

VCO membutuhkan sebuah kapasitor eksternal dan sebuah atau dua buah resistor, dimana R1 dan C1 menentukan rentang frekuensi serta R2 memungkinkan frekuensi offset jika diperlukan. Output VCO (pin 4) dapat secara langsung atau melalui pembagi frekuensi dihubungkan dengan input komparator (pin 3). Input inhibit (“low”) meng-enable VCO dan source follower, sebaliknya jika “high” akan mengakibatkan keduanya tidak bekerja untuk meminimalisasi konsumsi daya.

Cara kerja VCO adalah sebagai berikut, masukan tegangan dc mengatur frekuensi keluarannya. Jika tidak diberi sinyal masukan, VCO akan berosilasi dalam mode “free running” yang frekuensinya ditentukan oleh elemen-elemen rangkaian. Besarnya frekuensi “free running” dari VCO diberikan oleh

…………..(1)

Dengan pengukuran frekuensi free running maka akan dapat diperoleh gain VCO sebagai berikut.

Kv = ∆fo/∆V …………………(2)

di mana ∆fo dalam rad/sekon

∆V dalam volt

Komponen R1 dan C1 dipilih sesuai dengan frekuensi free runningyang diinginkan. frekuensi Free running akan menentukan capture range dan lock range dari PLL yaitu rentang frekuensi yang dapat diikuti oleh frekuensi masukannya.

· Komparator fase

Komparator fase akan menghasilkan tegangan tertentu disebabkan adanya perbedan fase antara kedua sinyal masukannya. Dengan kata lain, komparator fase akan mendeteksi perbedaan fase dan menghasilkan tegangan tertentu yang nilainya tergantung pada perbedaan fase yang terdeteksi. Pada IC PLL ini, sinyal masukan pada masing-masing komparator fase berupa sinyal keluaran VCO dan sinyal masukan dari luar yang merupakan sinyal masukan dari rangkaian pengali frekuensi.

HEF 4046B memiliki dua buah komparator fase dengan dua buah pin sinyal masukan yang sama, yaitu pin 3 dan pin 14 (lihat gambar 1). Kedua komparator fase dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan. Jika digunakan komparator1 maka rangkaian pelewat rendah (LPF) dihubungkan dengan pin 2 dan jika digunakan komparator dua LPF dihubungkan dengan pin 13.

Komparator 1 berupa gerbang EXOR. Jika digunakan komparator ini, maka sinyal masukan harus memiliki duty cycle 50% untuk mendapatkan lock range yang maksimal. Tegangan keluaran rata-rata dari komparator1 sebesar 1/2Vdd saat tidak diberi sinyal masukan.

Berbeda dengan komparator 1, komparator 2 bekerja mendeteksipositive edge going kedua sinyal masukannya. Oleh karena itu, duty cycle sinyal masukannya tidaklah penting.

· Filter Pelewat Rendah (LPF)

LPF berfungsi untuk melewatkan frekuensi rendah sehingga akan didapat tegangan dc yang akan digunakan sebagai masukan VCO. LPF yang digunakan pada rangkaian ini menggunakan RC filter. Nilai-nilai R dan C rangkaian LPF secara tidak langsung akan memengaruhi capture range dari rangkaian PLL.