Ya hemos descrito la mayoría de los circuitos simples que puede incorporar un PC; ahora veremos algunos de los llamados circuitos complejos, denominados así por su combinación de dos tecnologías distintas: la analógica y la digital.

Los comparadores, en general, tienen dos entradas y una salida. El comparador ideal tiene una salida constante. La entrada se compara con la referencia y la salida es un dígito que toma uno de los dos estados 0 ó 1. En otras palabras, el comparador se comporta como un convertidor analógico/digital de 1 bit. Asimismo, hay que destacar que el comparador emite ondas fuertemente no lineales, ya que la salida no tiene ninguna semejanza con la forma de entrada. Éstos, se emplean principalmente para transformar una señal que varía lentamente en otra que cambia bruscamente, cuando el valor de entrada alcanza una determinada cifra de referencia.

El comparador básico por excelencia es el amplificador operacional. De hecho, su característica de entrada - salida es la que más se aproxima a la de un comparador ideal. Podemos ver que la variación total de la entrada entre dos niveles extremos de cualquier operacional es de, aproximadamente, 200 mV, margen que puede reducirse notablemente conectando en cascada el amplificador operacional con otras etapas de gran ganancia.

Para aplicación como comparadores, se ha diseñado especialmente cierto número de amplificadores operacionales, que podremos encontrarlos en los catálogos como comparadores de tensión o "buffer", y no como operacionales.

Puesto que no está previsto que un comparador se utilice con realimentación negativa es posible prescindir de la compensación de frecuencia, con lo que se dispone de más velocidad que con los tradicionales amplificadores operacionales. La designación buffer indica que el comparador no carga la fuente de señal debido a la gran resistencia del comparador.

Para limitar la tensión de salida, independientemente de la de alimentación, se añade una resistencia y dos diodos Zener en oposición, para fijar la salida. El valor de la resistencia se elige de tal forma que los diodos de avalancha trabajen con la corriente Zener recomendada. La inclusión de este tipo de diodos tiene la ventaja de que los límites de salida quedan más definidos pero, por el contrario, la respuesta transitoria es más pobre.

La denominación PLL viene de la abreviatura inglesa Phased Locked Loop, que se conoce normalmente como comparador o detector de fase. En él se compara la señal de entrada y la de salida, dando una señal de error que atraviesa un filtro pasa bajo y sirve para controlar un oscilador controlado por tensión o VCO, que es el que genera la frecuencia de salida. Analicemos cada una de estas partes.

El comparador de fase o dispositivo principal puede llegar a ser un circuito complicado pero, para entender su funcionamiento básico, bastará con explicar un sencillo comparador de fase electromecánico.

Si las frecuencias de entrada y salida no son iguales, a la entrada del filtro aparecerán las frecuencias suma y diferencia. El filtro deja pasar, principalmente, la frecuencia diferencia con mayor amplitud cuanto más se aproximan las dos frecuencias.

Si las dos frecuencias son iguales, aparece un componente de continua a la salida del filtro, cuya amplitud depende de la diferencia de fase entre las dos señales. Así, cuando ambas frecuencias están en fase, antes del filtro tendremos una onda rectificada positiva, y después una tensión continua positiva. Cuando las frecuencias están desfasadas noventa grados, antes del filtro tenemos una onda sinusoidal, y después del filtro una tensión continua de valor cero. Por último, si las dos frecuencias están en contrafase, a la entrada del filtro habrá una onda rectificada de valor negativo, y en su salida tendremos una tensión continua negativa. Como circuito más sencillo para esta parte del PLL sería una puerta OR-Exclusiva.

El segundo componente que nos encontramos en un PLL es el denominado oscilador controlado por tensión. El VCO puede ser un multivibrador estable, como el visto en capítulos anteriores, con una entrada de tensión continua que puede variar la frecuencia en un cierto margen. Cuando la tensión continua de control se hace más positiva, los condensadores se cargan más rápidamente y la frecuencia de salida aumenta.

Supongamos que conectamos un generador de señales a la entrada del PLL y vamos a ver lo que ocurre según variamos la frecuencia de entrada. Supongamos, también, que hemos escogido los componentes del oscilador controlado por tensión, de forma que se produzca la siguiente característica: El multivibrador estable se puede limitar para que oscile entre 0,9 y 1,1 KHz, limitando la tensión en la entrada.

Si se desconecta el generador de señales, VCO oscilará a una frecuencia de 1.000 hercios, ya que la salida del filtro es 0 voltios. Si cuando conectamos el generador, ponemos su frecuencia en 700 Hz, el oscilador controlado por tensión seguirá oscilando a 1.000Hz, porque la diferencia de frecuencias es muy grande y el filtro pasa bajos no dejará pasar apenas señal.

Si vamos subiendo la frecuencia del generador, y se alcanzan aproximadamente 920 Hz, la frecuencia del VCO da un salto brusco y se pone exactamente igual que la frecuencia del generador. Si seguimos aumentando la frecuencia, el oscilador seguirá exactamente a la del generador, hasta pasar de 1.100 Hz en que vuelve a oscilar a una frecuencia de salida 1.000 Hz.

Si fuéramos en sentido contrario, bajando la frecuencia del generador a partir de 1.300 Hz, el oscilador controlado por tensión se engancha desde los 1.080 Hz hasta los 900 Hz.

El margen de frecuencia desde los 920 Hz hasta los 1.080 Hz se llama margen de captura de frecuencia, conocido en la jerga electrónica como Frecuency Capture Range; y el margen desde los 900 Hz hasta los 1.100 Hz se llama margen de enganche de frecuencia o Frecuency Lock Range. Hay que tener en cuenta que el margen de captura siempre es menor que el de enganche.

Cuando la frecuencia de salida del PLL está ligada a la del generador, en este PLL sencillo que hemos descrito, la diferencia de fase entre las dos frecuencias varía desde 0 a 180 grados, dentro de todo el margen. Existen otros comparadores de fase más complicados con los que es posible conseguir que la diferencia de fase entre las dos frecuencias sea siempre 0 grados, dentro de todo el margen de enganche de frecuencia.