PLL ループフィルターデザイナー

タイプ 2 の 2 次 PLL パッシブループフィルターを設計します。ターゲットループ帯域幅と位相余裕の時定数、コンデンサ、抵抗値を計算します。

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公式

\tau_2 = \frac{\sin \phi}{\omega_c}, \quad \tau_1 = \frac{1}{\omega_c^2 \tau_2}

ωc — Loop crossover frequency (2π × f_BW) (rad/s)

φ — Phase margin (rad)

τ1 — Zero time constant (s)

τ2 — Pole time constant (s)

仕組み

フェーズロックループ（PLL）ループフィルタは、周波数合成および信号処理システムにおける重要な回路要素です。タイプ2のパッシブ・ループ・フィルタは、通信システムや電子システムにおける周波数と位相の同期に不可欠なフィードバック制御を行います。このフィルタの設計には、ロック時間、安定性、ノイズ特性など、ループの動的性能を決定する時定数とコンポーネント値を計算することが含まれます。

計算例

問題: 帯域幅が 10 kHz、位相余裕が 45 度のタイプ 2 PLL ループフィルターを設計します。

解決策: 1.ωc の計算:ωc = 2π * 10,000 = 62,832 ラジアン/秒

2.1 を計算: 1 = 1/(ωc²·2)

3.2 の計算: 2 = sin (45°) /ωc = 0.707/62,832

4.R1 = 10 kΩ を選択してください

5.C1 の計算: C1 = 1 /R1

6.C2 の計算: C2 = φ2/R1

実践的なヒント

✓ループの安定性を必ずシミュレーションまたは実験テストで検証してください
✓重要な設計ではコンデンサの温度係数を考慮してください
✓高精度抵抗器を使用して正確な時定数を維持する

よくある間違い

✗位相余裕とループ安定性の関係を無視する
✗時定数の計算が間違っている
✗フィルター性能に影響する部品公差の見落とし

よくある質問

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