PLL(Phase Locked Loop)

우리가 사용하는 통신시스템에서는 출력주파수가 회로 및 주변환경 등에 의해 변동되는 일이 종종 있습니다. 그래서 주파수 안전화 기술이 필요하지요. 

PLL은 출력의 궤환신호를 입력신호와 비교하여 출력신호가 일정한 값이 될 수 있도록 제어하는 궤환시스템을 말합니다.

현재 거의 모든 통신시스템에서는 PLL 회로를 사용하지 않고는 구현이 불가할 정도로 널리 사용되고 있습니다.

주파수 발진에 주로 사용하는 수정발진기의 발진한계는 최대 10MHz 정도로 더 높은 주파수를 얻기 위해 주파수 체배 방법을 이용합니다. 주파수 체배 과정에서 주위 온도의 변화, 전원전압의 변동, 동조점 불안정 등의 원인으로 주파수 흔들림이 발생합니다.

PLL(Phase Locked Loop)

먼저 수정발진자 입력과 궤환시킨 VCO 출력을 비교하여 위상차만큼 전압으로 변환하여 주파수를 조작합니다. VCO 출력과 수정발진자 입력이 동일하면 Loop 상태가 되어 주파수 변화가 없음을 의미하며, 이때를 Phase Lock 되었다고 합니다.

1. TCXO(Temperature Compensated X-tal Oscillator) : 온도변화에 대해 흔들림 없이 매우 안정적인 주파수를 발생할 수 있는 수정발진기, 기준 주파수로 삼아 출력주파수와 비교

2. VCO(Voltage Controlled Oscillator) : 입력전압에 따라 특정한 주파수를 출력 시키는 PLL의 최고 핵심요소

3. Divider : VCO의 출력주파수를 기준 주파수와 비교하기 적절한 주파수로 변환

4. P/D(Phase Detector) : TCXO의 기준 주파수와 Divider를 통해 나뉘어 들어온 출력주파수를 비교하여 위상차만큼 펄스폭을 출력

5. Charge Pump(C/P) : P/D의 출력펄스에 비례하는 전압(전류)으로 변화시킴

6. Loop Filter(LPF) : Loop 동작 중에 발생하는 불요파를 제거하여 VCO에 전압을 인가

PLL 시스템은 ①광범위한 디지털, 아날로그 시스템의 검파 및 주파수 합성 ② 무선통신의 주파수 고정 ③ 측파대로부터 반송파 신호를 발생시키는 Costas 검파기 등의 동기검파 방식 ④ 변조기, 복조기, 주파수 합성기, 다중화기 등 다양한 신호처리에 적용 등에 사용하고 있습니다.