PLL adalah osilator dimana frekuensi keluarannya dikendalikan oleh frekuensi sinyal masukan. Prinsip kerjanya adalah menyamakan frekuensi dan fase sinyal masukan dengan keluaran VCO dengan mengatur tegangan kontrol VCO. PLL dapat digunakan untuk mensintesis frekuensi, modulasi dan demodulasi FM.

1. PLL (Phase Locked Loop)
• 1.Definisi
• Phase Lock Loop adalah suatu osilator dimana frekuensi
keluarannya diatur atau dikendalikan oleh frekuensi sinyal
luar.

2. 2.Prinsip kerja
• Loop dalam keadaan “terkunci“ jika frekuensi sinyal
terkunci masukan (referensi) dan frekuensi VCO
identik (fS = fO);
• Serta beda fasa relatif θe = θs – θo, ditentukan oleh
karakteristik detektor fasa dan oleh penyimpangan fS
dari frekuensi free running ff (yang didefenisikan
dengan tegangan kendali Vd = 0) dari VCO.
• Kalau sinyal masuk mempunyai fS = ff , tegangan
kendali ke VCO akan tetap sama dengan nol. Fasa θo
dari VCO akan mengatur sendiri untuk menghasilkan
beda fasa θe = θs – θo, yang akan menghasilkan
keluaran nol pada detektor fasa (θe = 0, θs = θo).
Sudut θe mungkin 90° atau 180°, tergantung pada
jenis rangkaian detektor fasa.

3. • Jika frekuensi masuk berubah sehingga fs ≠ ff, beda
fasa θe harus cukup berubah untuk menghasilkan
kendali Vd tegangan yang akan menggeser frekuensi
VCO ke fo=fs. Daerah frekuensi yang dimungkinkan
oleh pengendalian tersebut merupakan fungsi dari
komponen–komponen loop.
• Suatu pembagi frekuensi yang dapat dipilih dapat
disisipkan ke dalam loop antara titik a dan b. Kalau
perbandingan pembagi sama dengan n, frekuensi
VCO fo - n.fs tetapi tegangan/fasa yang
diumpanbalikkan ke detektor fasa mempunyai fasa =
θo. Dengan ini berarti VCO dapat membangkitkan
kelipatan frekuensi masuk dengan hubungan fasa
yang teliti antara dua tegangan.

4. 3.Jenis Detektor Phasa:
Sinusoidal Detektor Phasa:
Ve = kd sin θe, dimana θe = θs – θo
jika : θe <<Ve, Ve = kd.θe, kd = Ve/ θe
dimana Kd = konstanta detektor fasa (Volt / rad)
jika fasa masukan dan fasa keluaran berubah terhadap waktu
dan frekuensi, maka: dalam domain s (=j2πf)
Ve(s) = kd.θe(s)

5. Detektor Phasa Segitiga:
Ve = 2A / π .θe
Kd = Ve / θe = 2A / π
jika fasa masukan dan fasa keluaran berubah terhadap
waktu dan frekuensi, maka: dalam domain s (=j2πf)
Ve(s) = kd.θe(s)

6. Detektor Phasa Gigi gergaji:
jika fasa masukan dan fasa keluaran berubah terhadap
waktu dan frekuensi, maka: (dalam domain s =j2πf)
 Ve(s) = kd.θe(s)
e
e
A
V 

.

 
rad
volt
A
V
k
e
e
d





7. 4.Filter LPF tanpa penguatan (pasif):

8. 5. Filter Lead-Lag:

9. 6. Filter dengan penguat:

10. 7. VCO (Voltage Controled Oscillator):

11. Phasa keluaran VCO:

12. Fasa keluaran VCO, kita lihat sistem PLL:

13. Fungsi Transfer (fasa) Lingkar Terbuka PLL:

15. Asumsi menggunakan Filter tipe nomor 2:

16. Sehingga:

18. Respon alami sistem orde 2:

19. Keterangan gambar:

21. Daerah kuncian/ tracking:
Daerah dimana frekuensi free running masih mampu mengejar
perubahan frekuensi luar.

23. 8.9. Kegunaan PLL:
8.9.1 Frequency Syntesizer:

24. 8.9.2 Modulator dan Demodulator:
8.9.2.1 PLL sebagai Modulator FM:

26. Langkah-langkah Perancangan PLL
(dengan filter lead-lag):

27. Contoh perancangan PLL:
Rancanglah PLL jika diinginkan:
Overshot  20%, pada settling time: 1ms dengan kriteria 5%

28. dari soal diatas, overshot< 20 % , nilai < 5% dicapai pada saat:

29. asumsi bahwa dihitung pada saat n =25 fo =2,5 MHz,
sehingga:
kv = 0,5.10.107 / 25 = 0,2.107

30. Latihan Soal