LM565 Boucle à Verrouillage de Phase (PLL) – La Solution Idéale pour les Systèmes Linéaires

Qu'est-ce qu'une boucle à verrouillage de phase LM565 ?

Une boucle à verrouillage de phase (PLL) 565 est un système de régulation qui génère un signal de sortie dont la phase est liée à celle du signal d'entrée. Certains types intègrent un détecteur de phase dans des boucles de rétroaction et un oscillateur à fréquence variable.

Boucle à verrouillage de phase analogique simple

Le circuit intégré LM565 est une puce PLL à usage général composée d'un détecteur de phase et d'un oscillateur commandé en tension (VCO). Au fil de cet article, vous découvrirez les caractéristiques du LM565, ses diagrammes de blocs, ses applications, et bien plus encore.

Configuration des Broches du LM565

Le LM565 PLL possède 14 broches dont les fonctions sont détaillées ci-dessous.

Le brochage du LM565

• Broche 1 / -Vcc : Broche d'alimentation négative.
• Broches 2 et 3 / Entrées : Entrées du signal FM ou du détecteur de phase.
• Broche 4 / Sortie VCO : Sortie de l'oscillateur commandé en tension (VCO).
• Broche 5 / Entrée VCO du comparateur de phase : Entrée du détecteur de phase pour la rétroaction de la sortie VCO.
• Broche 6 / Sortie de référence : Sortie de référence de l'amplificateur interne.
• Broche 7 / Tension de commande VCO : Permet d'accéder à la tension de commande du VCO.
• Broche 8 / Résistance de temporisation : Broche pour la résistance qui détermine la fréquence libre du VCO.
• Broche 9 / Condensateur de temporisation : Broche pour le condensateur qui détermine la fréquence libre du VCO.
• Broche 10 / +Vcc : Broche d'alimentation positive.
• Broches 11 à 14 : Quatre broches sans connexion (NC).

Caractéristiques et Spécifications du LM565

Voici les principales spécifications et caractéristiques du circuit intégré LM565 :

• Large plage d'alimentation avec un courant d'alimentation de 12,5 mA.
• Plage de tension de fonctionnement de ±5 V à ±12 V (tension d'alimentation maximale).
• Dissipation de puissance maximale de 1400 mW et fréquence de fonctionnement maximale du VCO de 500 kHz.
• Stabilité de fréquence du VCO de 200 ppm/°C.
• Linéarité de la sortie démodulée de 0,2 %.
• Température de stockage de -65 °C à +150 °C, température de fonctionnement de -55 °C à +125 °C.
• Disponible avec une onde triangulaire linéaire à passages par zéro. Compatible avec les entrées/sorties TTL et DTL en onde carrée.

Diagramme de Blocs de la PLL et Principe de Fonctionnement

Composants d'une Boucle à Verrouillage de Phase (PLL)

Une PLL comprend généralement trois blocs principaux :

• Un filtre passe-bas actif,
• Un détecteur de phase,
• Un oscillateur commandé en tension (VCO).

Diagramme de Blocs Simplifié de la PLL LM565

Diagramme de blocs simplifié de la PLL LM565

Le diagramme montre que la sortie du détecteur de phase est appliquée à l'entrée du filtre passe-bas actif, dont la sortie commande le VCO.

Fonctionnement en tant que PLL

En résumé, la PLL fonctionne de la manière suivante :

• Le détecteur de phase (PD) génère une tension continue proportionnelle à la différence de phase entre le signal de rétroaction (sortie f_out) et le signal d'entrée (f_in).
• Le PD agissant comme un multiplicateur, on obtient deux composantes de fréquence : la différence (f_in - f_out) et la somme (f_in + f_out).
• Le filtre passe-bas actif amplifie le signal et génère une tension continue en éliminant les composantes haute fréquence de la sortie du détecteur de phase.
• Sans signal d'entrée, le VCO délivre une fréquence propre. L'application d'une tension continue déplace cette fréquence. La tension continue à la sortie du filtre est proportionnelle à l'écart de fréquence.

Note : Le processus se poursuit jusqu'à ce que la fréquence du signal d'entrée soit égale à la fréquence du VCO.

Modes de Fonctionnement de la PLL

La PLL fonctionne selon trois modes :

• Mode de capture (capture mode),
• Mode de verrouillage (lock mode),
• Mode libre (free-running mode).

Initialement, sans signal d'entrée, la PLL fonctionne en mode libre. Dès qu'une fréquence est appliquée, le VCO passe en mode de capture. Finalement, lorsque la fréquence d'entrée égale celle du VCO, la PLL atteint le mode de verrouillage.

Diagramme de Blocs Interne du CI 565 PLL

Diagramme de blocs de la PLL LM565

Explication du Diagramme de Blocs du 565 PLL

Le diagramme de blocs du CI 565 inclut un VCO dans une boucle de rétroaction, un amplificateur, un filtre passe-bas et un détecteur de phase.

La boucle de rétroaction verrouillée en phase n'a pas de connexion interne. Il faut donc connecter externement la broche 4 (sortie VCO) à la broche 5 (entrée du comparateur de phase).

Pour les applications de multiplication de fréquence, on insère un diviseur de fréquence numérique entre les broches 5 et 4 (dans la boucle).

Circuits Intégrés Similaires au LM565

Les alternatives ou remplacements possibles du LM565 sont : 74LV4046A, 74HCT9046A, MAX2880 et MC1648.

Comment Utiliser le CI LM565 ?

Pour comprendre son utilisation, étudions le diagramme de blocs interne du LM565.

Diagramme de blocs interne de la puce PLL LM565

Explication Détaillée

• Les broches 2 et 3 sont les entrées pour le signal analogique. La broche 3 étant généralement mise à la masse, la broche 2 sert d'entrée effective.
• Le signal d'entrée et la rétroaction/sortie du VCO sont appliqués au détecteur de phase (PD). Le PD génère une tension positive en présence d'une différence de fréquence ou de phase, et une tension nulle quand les signaux sont en phase/fréquence.
• Un amplificateur reçoit cette tension, l'amplifie et la transmet au VCO. Ce dernier fait varier sa forme d'onde pour produire une fréquence équivalente à l'amplitude de la tension d'entrée.
• L'ajustement se poursuit jusqu'à ce que la fréquence du VCO corresponde à celle du signal d'entrée.
• Sans signal d'entrée, le VCO fonctionne en mode libre, générant une fréquence déterminée par la résistance (broche 8) et le condensateur (broche 9).

Applications du LM565

Les applications du LM565 incluent :

• Décodage tonal,
• Régénération de signal,
• Démodulation FM et FSK,
• Démodulateurs cohérents,
• Synchronisation de données et de bandes magnétiques,
• Récepteurs de télémesure,
• Modems,

(routeur modem)

• Démodulateurs SCA,
• Division et multiplication de fréquence,
• Synthétiseur de fréquence.

Diagramme de blocs d'un type de synthétiseur de fréquence PLL

Questions Fréquentes sur le 565 PLL

1. Quelle est la formule de la fréquence libre F_O du 565 PLL ?

La formule est :

F_O = 1,24 / (R1 × C1) Hz

Où :

• F_O = Fréquence centrale
• R1 = Résistance externe à la broche 8 (valeur entre 2 kΩ et 20 kΩ)
• C1 = Condensateur externe à la broche 9 (toute valeur)

2. Qu'est-ce que le temps de capture (pull-in time) ?

Le temps de capture est le temps total que met une PLL pour établir le verrouillage.

3. Qu'est-ce qu'un VCO ?

Un VCO (Voltage-Controlled Oscillator) est un circuit oscillateur dont la fréquence d'oscillation est contrôlée par une tension externe.

4. Définir la plage de capture et la plage de verrouillage ? Laquelle est la plus grande ?

La plage de verrouillage (lock range) est l'intervalle de fréquences permettant à la PLL de maintenir le verrouillage (et de suivre les variations) avec le signal entrant. La plage de capture (capture range) est l'intervalle de fréquences où la PLL peut acquérir le verrouillage avec les signaux d'entrée.

La plage de verrouillage est plus grande que la plage de capture.

Conclusion

Nous arrivons à la fin de cet article et espérons que vous avez maintenant une meilleure compréhension de la PLL LM565. Pour toute question supplémentaire, n'hésitez pas à nous contacter. Nous sommes à votre service.