Chip 4046 (K564GG1) voor apparaten met resonantiebehoud - het werkingsprincipe

Bij het creëren van een elektrisch vermogensapparaat met resonantiebehoud in het LC-circuit, is een resonant controllercircuit ontworpen om de verkregen oscillaties te synchroniseren met stuurpulsen afkomstig van de driver.

De taak van deze controller is om de resonantietrillingen in het LC-circuit te behouden door deze op tijd te spannen met zijn eigen oscillaties. Om dit te bereiken, moet de controller een signaal ontvangen van de lus van het circuit met gegevens over de huidige frequentie en fase van vrije oscillaties erin, waarna, afhankelijk van deze gegevens, de stuurtrap synchroon met deze frequentie en fase, vervolgens de resonantie behouden in het circuit wordt automatisch opgeslagen.

Om een ​​dergelijke controller te bouwen, is de CD4046-chip of zijn binnenlandse tegenhanger K564GG1 geschikt. Laten we eens kijken naar het apparaat van deze microschakeling, het doel van de conclusies en het verbindingsdiagram van de gemonteerde componenten, om zo nodig te begrijpen waar u mee te maken hebt.

Met deze chip kunt u eenvoudig een PLL - fasevergrendelde lus organiseren. Om een ​​PLL te bouwen, worden drie noodzakelijke blokken gebruikt die zich in de microschakeling bevinden: een VCO - spanningsgestuurde oscillator, een FC - fasecomparator en een LPF - laagdoorlaatfilter.

Ingebouwd in de microcircuit, genereert de VCO een reeks rechthoekige pulsen met een vulling van 50%, dat wil zeggen een zuivere blokgolf waarvan de initiële frequentie afhangt van de parameters van twee RC-circuits: R1C1 en R2C2 aangesloten op het buiten de microschakeling, en de amplitude ligt in dit geval dicht bij de voedingsspanning van de microcircuit U +.

PLL werkingsprincipe

De externe ingangssignaalvin wordt aan de microschakeling geleverd, in feite aan een van de ingangen van de fasevergelijker FC (FC1 of FC2 - de ontwikkelaar selecteert) erin. Een meander die door de VCO wordt geproduceerd, wordt tegelijkertijd naar de tweede FC-ingang gevoerd. Als resultaat wordt een rechthoekig signaal verkregen aan de FC-uitgang, waarvan de pulsduur afhankelijk is van het verschil tussen de pulsen van de VCO en de externe pulsen op elk moment van de tijd.

In feite is de duur van de uitgangspulsen van de pc evenredig met het faseverschil van de twee vergeleken signalen. Het feit is dat het exclusieve OF-logische element vaak wordt gebruikt als een FC, dit betekent dat er bij de FC-uitgang alleen een hoog spanningsniveau zal zijn als er een verschil is tussen de signalen, en als er geen verschil is, zal de uitgang van de FC laag zijn spanningsniveau of inactieve status.

Van de uitgang van de FC wordt het signaal toegevoerd aan een laagdoorlaatfilter, een eenvoudig RC-circuit, op de condensator waarvan een pulserende verkeerde spanning wordt verkregen, waarbij het rimpelniveau evenredig is aan het verschil van de twee signalen (van de interne VCO en van buitenaf aan de microschakeling wordt geleverd), in feite - het faseverschil .

De mismatch-spanning die wordt verkregen bij de LPF-condensator wordt onmiddellijk teruggekoppeld naar de VCO-ingang en, afhankelijk van de gemiddelde waarde, wordt de VCO-frequentie automatisch afgestemd zodat de frequentie van de meander aan de uitgangsfout de frequentie benadert van het externe signaal dat van buiten de microschakeling komt. Bij het bereiken van een dergelijke situatie zal de gemiddelde spanning over de condensator van het laagdoorlaatfilter het kleinst zijn - dit is een teken van de maximale convergentie van de twee signalen in frequentie en fase. Wanneer het signaal aldus wordt vastgelegd, blijft het door de PLL-lus worden vastgehouden.

De grenzen van de reorganisatie van de VCO

Zoals u al begrepen heeft, kan de VCO-frequentie afstemmen binnen een bepaald bereik van automatisch afstemmen. Dit bereik wordt ingesteld door de externe componenten van de chip. En de reactiesnelheid van het PLL-systeem wordt bepaald door de tijdconstante van de NPS (waarden C2 en R3).Om deze reden moet u de keuze van gemonteerde componenten van de chip strikt benaderen.

De voedingsspanning van de microschakeling, de condensator C1, evenals de weerstanden R1 en R2 bepalen het zelfafstemmingsbereik van de VCO-frequentie binnen de microschakeling. Weerstand R2 voorspant de minimale frequentie fmin van de VCO boven nul. En de verhouding tussen de waarden van de weerstanden R1 en R2 bepaalt de verhouding tussen de maximale en minimale frequenties - fmax / fmin, instelbaar uitgangssignaal van de VCO.

Chip ingangen en uitgangen

Conclusie 4 - signaaluitgang van de VCO, daarop in de werkmodus de meander. Deze uitgang kan worden gebruikt om een ​​signaal te leveren aan andere blokken van het ontworpen apparaat.

Pin 5 is verantwoordelijk voor het in- en uitschakelen van de VCO. Wanneer een hoge niveauspanning op deze uitgang wordt toegepast, wordt de microschakeling uitgeschakeld. Bij toepassing van een laag spanningsniveau (bij aansluiting van pin 5 op de gemeenschappelijke draad) - werkt de microschakeling in de normale modus.

Conclusies 6 en 7. De condensator C1 is ermee verbonden - dit is de frequentie-instellende condensator van de VCO.

Conclusie 8 - de gemeenschappelijke stroomdraad van de chip.

Weerstand R1 bevindt zich tussen klem 11 en de gemeenschappelijke draad. Weerstand R2 - tussen klem 12 en de gemeenschappelijke draad. Dit zijn weerstandsfrequenties. Weerstand R3 van het laagdoorlaatfilter - voor pin 9 en pin 2 of 13 (het verschil ertussen zal later worden besproken), de condensator C2 van het laagdoorlaatfilter bevindt zich tussen pin 9 en de gemeenschappelijke draad.

Pin 10 is de uitgang van de repeaterversterker. De spanning erop tijdens de werking van de microschakeling is de niet-overeenkomende spanning die aan het laagdoorlaatfilter wordt geleverd. Conclusie 10 is zodanig ontworpen dat de mismatch-spanning, indien nodig, gemakkelijk kan worden geïsoleerd zonder de LPF-condensator te shunderen. Tot deze conclusie is het toegestaan ​​om een ​​weerstand met een weerstand van meer dan 10 kOhm aan te sluiten.

Conclusie 15 - hierop is de kathode van de ingebouwde zenerdiode met een stabilisatiespanning van 5,6 volt (de stabilisatiespanning van deze zenerdiode kan verschillen, afhankelijk van de fabrikant van de chip). Deze zenerdiode kan optioneel worden gebruikt in het stroomcircuit van de chip.

Conclusie 16 - plus de kracht van de chip.

Ingangen en uitgangen van fasevergelijkers FC1 en FC2

De meander van de uitgang van de VCO wordt genomen van aansluiting 4 en gevoed naar aansluiting 3, verbonden via een versterker-shaper met de ingangen van de fasevergelijkers FC1 en FC2. Desgewenst kan het signaal van de VCO eventueel door een frequentiedeler worden geleid.

Ingang 14 is een signaalingang en er wordt een ingangssignaal aan toegevoerd, waarmee het uitgangssignaal aan de uitgang van de VCO moet worden gesynchroniseerd. Afhankelijk van de aard van het ingangssignaal, kan de ontwikkelaar kiezen welke van de fasevergelijkers te gebruiken: FC1 of FC2, en een laagdoorlaatfilterweerstand op de geselecteerde comparator aansluiten (op pin 2 of 13). De fasevergelijker FC2 heeft een indicatorpen 1, er verschijnt een hoge niveauspanning op wanneer de signalen maximaal worden gesynchroniseerd.

Een kenmerk van FC1 is dat het een eenvoudig exclusief OF-logisch element is en dat de kwaliteit van de werking afhangt van de parameters van het laagdoorlaatfilter aan de uitgang. Het werk begint met de middenfrequentie f0 = (fmax-fmin) / 2, het is mogelijk om de harmonischen van de middenfrequentie vast te leggen. Het heeft een hoge ruisimmuniteit.

De eigenaardigheid van FC2 is dat het alleen de positieve verschillen verwerkt van de pulsen die eraan worden geleverd, en daarom doet de duty cycle van de pulsen er niet toe. Het werk begint met de minimale frequentie fmin, er is geen mogelijkheid om de harmonischen van de centrale frequentie vast te leggen. Het heeft een lage ruisimmuniteit. Een lage lekstroomcondensator is vereist in het laagdoorlaatfilter. FC2 is beter geschikt voor gebruik in stroomkringen met LC-resonantie.

Selectie van bijlagen

Als een laagdoorlaatfilter van het laagdoorlaatfilter zijn een weerstand R3 en een condensator C2 geïnstalleerd. Voor een correcte werking van de PLL moet de RC-tijdconstante tientallen keren groter zijn dan de geschatte PLL-opnamefrequentie.

In de regel is de vastlegfrequentie ongeveer bekend bij de ontwikkelaar, daarom worden ze aanvankelijk ingesteld door het frequentie-afstemmingsbereik: fmin en fmax. Het eerste nomogram bepaalt, rekening houdend met de voedingsspanning van de microschakeling en de vereiste fmin, de waarden van R2 en C1.Vervolgens wordt, volgens het tweede nomogram, op basis van de vereiste verhouding fmax / fmin, R1 geselecteerd. Het is beter om de weerstand in het circuit aan te passen.