Delay-Locked Loop

Delay-Locked Loop

Bei einer Delay-Locked Loop (DLL) handelt es sich um eine elektronische Schaltung, die ähnlich wie eine Phasenregelschleife (PLL) aufgebaut ist. Der Hauptunterschied zur PLL ist das Fehlen des spannungsgesteuerten Oszillators, es wird nur das am Eingang anliegende Taktsignal zeitverzögert als Ausgangssignal verwendet. Zu diesem Zweck ist eine einstellbare Verzögerungskette vorgesehen, wovon sich auch der Name dieser Schaltung ableitet. Der Vorteil dieser Schleife gegenüber einer Phasenregelschleife liegt in dem geringeren schaltungstechnischen Aufwand.

Inhaltsverzeichnis

Funktion

Vereinfachtes Prinzipschaltbild einer DLL

Von extern kann die DLL aufgrund ihrer Schleife (Rückkopplung) wie eine zeitlich negative Verzögerung angesehen werden. Wesentlicher Bestandteil einer DLL ist eine variable Verzögerungskette, die über eine Kette von einzelnen elementaren Verzögerungsgliedern mit fixer Verzögerungszeit gebildet wird. Die Momentanverzögerung der gesamten Kette hängt von der Phasenlage zwischen Eingangs- und Ausgangssignal ab und wird über ein Steuersignal dynamisch im Betrieb eingestellt. Je nach Typ und Anwendung kann der dazu eingesetzte Phasendiskriminator auf minimalen Fehler vergleichen oder auf einen konfigurierbaren, von Null verschiedenen Phasenwinkel.

Analoge DLL arbeiten mit folgenden zwei Typen als Verzögerungskette:

  • Current-Starved Inverter
  • Shunt-Capacitor Delay Stage (auch Capacitor-Loaded Inverter Delay Line)

In digitalen DLL wirkt das vom Phasendiskriminator gebildete Steuersignal auf einen Multiplexer, welcher in diskreten Schritten den Phasenfehler minimiert. Am Ausgang dieses Multiplexers liegt dann das Ausgangssignal der DLL an. In praktisch realisierten DLL werden zwischen Phasendiskriminator und Verzögerungskette zusätzliche Schleifenfilter eingesetzt, welche das dynamische Verhalten der Regelschleife beeinflussen.

Anwendungsbereiche

Eine DLL wird primär zur Einstellung der Phasenlage eines frei laufenden Taktsignals im Bereich von synchronen, digitalen Schaltungen verwendet, um damit frequenzunabhängige Phasenverschiebungen zu erzielen. Eingesetzt werden DLLs beispielsweise in FPGAs des Herstellers Xilinx zur Aufbereitung der von extern zugeführten Taktsignale und zur Kompensation von Gatterlaufzeiten. DLLs werden ebenfalls in den meisten DDR-SDRAMs verwendet um das Timing der Ausgänge gegenüber dem Taktsignal zu regeln (Ausnahme: in GDDR5-Bausteinen wird eine PLL verwendet).

Auch in GPS-Empfängern werden diese Schaltungen eingesetzt, um jeweils einem Satellitensignal zu folgen. Eine Erweiterung zur DLL ist die VDLL Vector-Delay-Lock-Loop, die ein Tracking unter noch widrigeren Umständen verspricht, allerdings derzeit noch Gegenstand von Forschungsarbeiten ist.

Literatur

  • Donald R. Stephens: Phase-Locked Loops for Wireless Communications - Digital, Analog and Optical Implementations. 2. Auflage. Kluwer Academic Publishers, 2002, ISBN 0-792-37602-1, S. 186-194.

Weblinks


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