Na úvod tradiční varování - porovnávání fáze dvou signálů je - matematicky vzato - operace zahrnující násobení jednoho signálu druhým - což v rámci hesla "všechno tak nějak se vším souvísí" je zase totéž co řízení zesílení, nebo taky mixování o kterých vyšly články už v minulosti. Dokonce pod kterýmsi článkem vypukla disuse co je a co není mixér. Takže opakuju na plnou hubu - můžeme začít od prosté diody - což je nejjednodušší mixér - a skončít u nábojové pumpy z několika klopných obvodů a přitom se celou dobu budememe pohybovat mezi obvody, které jsou vzájemně tak silně příbuzné, že rozdíly mezi nimi jsou sotva postřehnutelné - podobně jako jsem u zesilovačů předváděl v "tranzistorové násobilce"
Takže vo co go ? Když máme PLL alias "smyčku fázového závěsu" alias Phase locked loop. Tak máme "napětím řízený oscilátor" a to "napětí" pro něj vyrábí "fázový komparátor". Takže do fázového komparátoru vstupuje na jedné straně frekvence která je odvozena (třeba dělením) z frekvence napětím řízeného oscilátoru a z druhé strany vstupuje referenční frekvence, která je nejčastěji odvozena od referenčního krystalu. Tyhle dva signály se (provonávají / mixují / násobí) a výsledkem je sginál jehož filltrací dostaneme potřebné DC napětí, které nám řídí oscilátor.
Už teď je zcela jasné, že do fázového komparátoru musí vstupovat signály, které mají předem známou a konstatntní amplitudu (aby výsledek nezávisel na jejích změnách) a taky je vhodné když oba signály mají stále stejný tvar. Z tohoto hlediska je patrně nejjednodušší oba vstupní signály vhodně zesílit a ořezat - na pravoúhlé - a dále s nimi pracovat v některém digitálním hradle. Pokud je součástní PLL CMOS oscilátor pierceova typu a dělička frekvence - jejich výstupy už pravoúhlé jsou takže shémátko někdy vypadá jakože sinusovku pro vysílač vyrábjějí samé digitální obvody, protože samotný oscilátor jako "jeden tranzistor" se v takovém schémátku úplně ztrácí.
Tedy máme dva pravoúhlé signály, které potřebujeme porovnat - staří elektronici říkali - "jako fázový komparátor poslouží jakékoliv hradlo". To mě teda lezlo na nervy - jak mohou primitivismus jako NAND hradlo srovnávat s ušlechtilým "skoro-mixérem" jako je XOR hradlo - tak jsem si dal tu práci a vykreslil jsem si závislost výstupního filtrovaného signálu na rozdílu fáze vstupních signálů pro všechny 3 základní typy hradel AND, OR, a XOR. Světe div se - staří elektronici měli pravdu pokud se podíváte na horní tři křivky - tak AND, OR, i XOR poskytují "némlich ten samý" výstup - jenom "ušlechtilé" hradlo XOR má 2x tak velký rozkmit signálu. Totéž pochopitelně platí i pro NAND a NOR, které mají stejný signál jako AND a OR akorát invertovaný tedy NAND poskytuje stejný výstup jako OR a NOR stejný výstup jako AND.
Jestli jste z toho jelení - tak si to promyslete, ale pro mně z těchto grafů vyplývá, že prosté hradlo jako fázový komparátor není nic pro vidláka. Zásadním průserem je totiž to, že každé výstupní napětí platí pro DVĚ vstupní fázové odchylky. Tedy XOR hradlo poskytuje výstup 2,5V pro fázový rozdíl 90 a 270 stupňů a to znamená, že jako fázový komparátor do PLL to bude fungovat, ale mohou být veliké problémy se "zavěšením" takové smyčky PLL.
Příklad: Představte si že jste na tom jako já - že váš napětím řízený oscilátor potřebuje skoro 5V - takže použijete hradlo XOR a doufáte že smyčka se ustálí někde při fázovém rozdílu kolem 180 stupňů - jenomže co čert nechce - smyčka není dokonale stabilní a občas překmitne i přes 180 st. ale tam už hrado XOR neposkytuje NEGATIVNÍ zpětnou vazbu tlumící výchylky oscilátoru ale POZITIVNÍ zpětnou vazbu, která vám oscilátor zcela rozhodí.
Tedy místo vidláckého "sletuju a jede" tu máme spíše staré dobré "ladění tohoto obvodu zvládnou jenom zkušení radioamatéři" - zcela neakceptovatelné. Takže nám zbývá už jenom použítí klopných obvodů, ale pro délku textu to probereme zase příště.
Dnes už zbývá jenom rada pani Kubáčové novomanželkám - přistihnete li manžela mazlit se s dupačkami pro budoucí mimino - je na čase buď porodit, nebo prchnout za jiným.
Každý fázový detektor má svou oblast, kde se z maxima zase vrací zpět a provozovat ho v téhle oblasti je chyba konstruktéra a ne detektoru. Pracovní body detektorů by měly ležet ve středu lineární části a pokud je potřeba napětí pro VCO posunout musí vidlák přidat třeba jeden tranzistor navíc :-). Já jsem s úspěchem používal jako fázový detektor tranzistor JFET KS4392 a fungovalo to taky. Zkrátka elektronický svět skládá z fázových detektorů (parafráze na oblíbenou větu, že "svět se skládá z otvíráků").