A. A QUOI CELA SERT IL ?
 
Les boucles à verrouillage de phase DPPL sont des systèmes asservis. Ils travaillent par asservissement de phase (PLL Phase Locked Loop). Ils sont utilisées largement en électronique pour asservir en fréquence, un oscillateur à un signal source de référence :

B. PROBLEMATIQUE DES TRANSMISSION NUMERIQUES

Les transmissions numériques (faisceau hertzien ou fibre optique) utilisent des codages binaires (Manchester, HDB3 etc) dont les caractéristiques permettent d'optimiser un certain nombre de critères tels que l'encombrement spectral par exemple. Cependant, la majorité d'entre eux ne contient pas la fréquence bit (ou rythme binaire). Or, le récepteur a besoin de l'horloge bit pour reconstituer correctement le train numérique (opérations de décodage et désembrouillage en particulier). La récupération du rythme est donc une fonction primordiale pour la réussite d'une liaison numérique. Une des solutions est l'utilisation d'une DPLL. Bien souvent, la DPPL est "cachée" dans les circuits intégrés "tout fait", spécialisés télécom...

C. PRINCIPE

Oubliez tout de la classique PLL analogique ou presque. A part la finalité, le principe de fonctionnement est totalement différent et entièrement numérique. La théorie est très complexe ; Nous nous contenterons donc de donner ici une approche simplifiée mais suffisante pour comprendre et savoir utiliser un tel circuit.

Une PLL numérique est en fait constituée de circuits exclusivement numériques compteur, décompteur, comparateur de phase... Elle est destinée essentiellement à la récupération d'horloge binaire à partir d'un signal numérique de fréquence bit Fb, sérialisé et codé manchester par exemple. Le schéma de principe est le suivant :

En l'absence de signal entrant, la DPPL se comporte comme un diviseur de fréquence par rapport à l'horloge locale dont la fréquence est bien supérieure à celle que l'on souhaite récupérer. On choisi la fréquence de horloge locale et le rapport de division pour que la fréquence du signal de sortie soit égale (à plus ou moins e) à la fréquence Fb. En présence d'un signal entrant, le comparateur de phase délivre un signal d'écart. La logique de comptage interne recalle alors le signal de sortie sur le signal d'entrée en insérant ou supprimant de temps en temps une impulsion dans le train de sortie. Le signal de sortie a alors un rapport cyclique de 50% et une fréquence moyenne calée sur Fb. Mais il apparait une vibration en fréquence (ou gigue) qu'il faut maitriser pour assurer une bonne utilisation ultérieure de la DPLL.

UN PEU DE PATIENCE ! PAGE EN CONSTRUCTION...

• LE "VCO" NUMERIQUE

Le coeur du système est constitué d'un "VCO" numérique. Le terme de VCO est utilisé par abus de langage, car son principe n'a rien à voir avec celui d'un oscillateur controlé en tension bien sa finalité soit identique.

• LE COMPTEUR DECOMPTEUR

• L'AJOUT ET SUPPRESSION D'IMPULSION

• LE COMPARATEUR DE PHASE NUMERIQUE

D. Etude de la PLL 74LS297

III Plage de maintien

Une fois le VCO accroché sur f_e, si la fréquence de référence f_e évolue lentement, f_s suit (poursuite ou tracking en anglais). u_v évolue également, de même que u_c (u_v = u_c en continu) donc e évolue.

question : pourquoi cette caractéristique est elle importante ? Parce qu'elle conditionne la capacité de la boucle à suivre les variations de la référence autour d'un point de repos.

IV Plage de capture (d’accrochage)

En l'absence du signal de référence à fe, le VCO numérisque "oscille" librement sur sa fréquence centrale fo. Lorsqu'on applique soudainement le signal fe, le VCO s'accrochera si Fe n'est pas trop éloignée de fo. ON obtient deux limites de part et d'autre de fo entre lesquelles le VCO peut accrocher

D. Conclusion

• Note d'application Texas instrument DPLL using SN74LS297
• Boucle à verrouillage de phase numérique, J.Auvray univ Pierre et Marie Curie IST SETI
• Les boucles à verrouillage de phase numériques, Electronique application n°56
• Some advance and refinement in DPLL, Marius Zoltowski Signal Prcossing 81 (2001) 735-789 ELSEVIER