PLL回路のメリットとはなんですか。

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  • 登録:2006/07/23 23:28:27
  • 終了:2006/07/25 10:26:21

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id:virtual No.4

virtual回答回数1139ベストアンサー獲得回数1282006/07/24 13:18:10

ポイント400pt

通常の発振回路では(いろいろな発振回路がありますが)周波数のドリフトを抑える事は不可能なのでしょうか。PLLの場合、発振回路が2つ必要になって、なぜこんな複雑な事するのかというのが、一番知りたいところです。


PLL回路の肝は非常に高い周波数の自励式発振器を非常に安定した周波数で動作させることにいあります。

周波数の高い発振器を作る場合、その共振回路(L&C)の周囲には浮遊容量が存在し、発振周波数を計算で正確に設定することが非常に困難です。

また、温度変化等の外乱要因により時間と共に発振周波数は変化していきます。

温度変化に対する補正手段として温度補償回路(インダクタの正の温度特性に対して温度特性が負のコンデンサを微妙に組み合わせる)がありますが、これも実機で使うにはかなり綿密な調整が必要です。浮遊容量が大きく影響する高い周波数領域では周波数が安定した発振器を作ることは非常に困難です。

周波数が低ければかなり周波数を安定にすることができます。これを逓倍回路で必要な周波数になるようにN倍することで高い周波数の信号を得る方法があります。但し、注意点としては元の周波数の周波数変動のN倍が目的の周波数で周波数変動することです。また逓倍することで目的の周波数以外の周波数成分も発生します。例えば1MHzの源発振に対して100倍して100MHzを得る場合に、100MHzだけでなく99MHzや101MHz等の1MHzきざみの不要周波数成分が発生します。これを目的周波数成分だけ取り出すためにフィルター回路が別途必要になってきますし、Nの数値が大きければ大きいほど高性能のフィルターが必要になります。

これらのデメリットを避けるために源発振周波数はできるだけ高い周波数とし、N倍の倍数をできるだけ小さくすることが考えられますがこれは源発振周波数が高くなり周波数安定性という観点から望ましくなく、自ずと限界があります。

これらの相反する特性をカバーするために考案されたのがPLL回路という訳です。

周波数安定性では劣る高い周波数の発振器は1/Nされた周波数で周波数が安定した発振器と比較され誤差をフィードバックすることで浮遊容量や温度等の不確定要素に対して安定した周波数で発振させることができ、かつ逓倍せずに源発振周波数で発振していますから不要成分の少ない信号が得られることになります。

http://www.geocities.jp/thermal_diode/pll.html

id:youkan_ni_ocha

非常にわかりやすいです。知りたかった情報について率直にご解答いただき、大変ありがとうございました。

2006/07/25 10:23:53

その他の回答(4件)

id:aiaina No.2

aiaina回答回数8179ベストアンサー獲得回数1312006/07/23 23:51:11

用途としては、家庭では、リモコン対応TVのチューナー回路(ローカル発信器として)、FMラジオやAMラジオのチューナー(選局をリモコンやアップ・ダウンボタンで行うタイプ)、FMのステレオ再生回路、携帯電話、プリンター等数々の所に使用されています

http://www.cqpub.co.jp/cqad/ecn/2001/may/trend.htm

id:youkan_ni_ocha

それは用途であってメリットではない。

2006/07/24 08:04:19
id:yoneto164 No.3

ヨネちゃん回答回数813ベストアンサー獲得回数942006/07/23 23:53:46

ポイント20pt

基本的には周波数の変動や誤差が少ない点だと思いますが、発振子1つで全チャンネルの周波数を発振できることもメリットでしょう。

その昔、無線機にはチャンネルごとに水晶発振子が必要でしたが、PLLのお陰で発振子を1つにすることが出来ました。

ダミーhttp://q.hatena.ne.jp/

id:youkan_ni_ocha

回答ありがとうございます。さらにつっこんで質問させていただきますが、変動や誤差が少ないと回答中にありますが、通常の発振回路では(いろいろな発振回路がありますが)周波数のドリフトを抑える事は不可能なのでしょうか。PLLの場合、発振回路が2つ必要になって、なぜこんな複雑な事するのかというのが、一番知りたいところです。

2006/07/24 08:09:38
id:virtual No.4

virtual回答回数1139ベストアンサー獲得回数1282006/07/24 13:18:10ここでベストアンサー

ポイント400pt

通常の発振回路では(いろいろな発振回路がありますが)周波数のドリフトを抑える事は不可能なのでしょうか。PLLの場合、発振回路が2つ必要になって、なぜこんな複雑な事するのかというのが、一番知りたいところです。


PLL回路の肝は非常に高い周波数の自励式発振器を非常に安定した周波数で動作させることにいあります。

周波数の高い発振器を作る場合、その共振回路(L&C)の周囲には浮遊容量が存在し、発振周波数を計算で正確に設定することが非常に困難です。

また、温度変化等の外乱要因により時間と共に発振周波数は変化していきます。

温度変化に対する補正手段として温度補償回路(インダクタの正の温度特性に対して温度特性が負のコンデンサを微妙に組み合わせる)がありますが、これも実機で使うにはかなり綿密な調整が必要です。浮遊容量が大きく影響する高い周波数領域では周波数が安定した発振器を作ることは非常に困難です。

周波数が低ければかなり周波数を安定にすることができます。これを逓倍回路で必要な周波数になるようにN倍することで高い周波数の信号を得る方法があります。但し、注意点としては元の周波数の周波数変動のN倍が目的の周波数で周波数変動することです。また逓倍することで目的の周波数以外の周波数成分も発生します。例えば1MHzの源発振に対して100倍して100MHzを得る場合に、100MHzだけでなく99MHzや101MHz等の1MHzきざみの不要周波数成分が発生します。これを目的周波数成分だけ取り出すためにフィルター回路が別途必要になってきますし、Nの数値が大きければ大きいほど高性能のフィルターが必要になります。

これらのデメリットを避けるために源発振周波数はできるだけ高い周波数とし、N倍の倍数をできるだけ小さくすることが考えられますがこれは源発振周波数が高くなり周波数安定性という観点から望ましくなく、自ずと限界があります。

これらの相反する特性をカバーするために考案されたのがPLL回路という訳です。

周波数安定性では劣る高い周波数の発振器は1/Nされた周波数で周波数が安定した発振器と比較され誤差をフィードバックすることで浮遊容量や温度等の不確定要素に対して安定した周波数で発振させることができ、かつ逓倍せずに源発振周波数で発振していますから不要成分の少ない信号が得られることになります。

http://www.geocities.jp/thermal_diode/pll.html

id:youkan_ni_ocha

非常にわかりやすいです。知りたかった情報について率直にご解答いただき、大変ありがとうございました。

2006/07/25 10:23:53
id:yoneto164 No.5

ヨネちゃん回答回数813ベストアンサー獲得回数942006/07/24 15:13:42

ポイント20pt

1つの発振子でもPLLを作ることができると思いますが、出力する周波数から分週を検出し、位相比較して出力周波数を常にコントロールする働きがあるため、非常に安定した出力周波数を維持することができます。

PLLでない場合は、発振した周波数を制御する機能が無いので、発振周波数の変動がそのまま出力されてしまいます。

http://members.at.infoseek.co.jp/spectrum123/pll/pll_1/pll_1.htm

id:youkan_ni_ocha

どうもありがとうございます。

2006/07/25 10:24:28
  • id:virtual
    ひょえ~っ!こんなにポイントが!
    ありがとうございます。

    言うまでもないことですが、PLL回路の最大のメリット(目的)は
    分周比のNを変化させることで多くの周波数の信号を作リ出せる
    というところにあります。フィードバックの分周のさせかたに
    よって実に色々なコントロールができるので応用価値の非常に
    高い回路技術なのです。
  • id:youkan_ni_ocha
    RFに関しては、教科書的な情報は手に入りますが、お答えいただいたような、なぜ、こういう技術が導入されるに至ったかの経緯については(RFに限りませんが)ほとんどかかれていません。しかし、こういう情報は理解するうえで非常に重要だと考えています。本当は1000ポイント以上差し上げるべきなのですが、予算の都合で400となってしまいました。私自信は、コアな回答には、ポイントを惜しまないという考えでおります。これからもよろしくお願いいたします。

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