Chip 4046 (K564GG1) för enheter med resonansretention - driftsprincipen

När man skapar en kraftelektronisk enhet med resonansretention i LC-kretsen är en resonanskontrollkrets utformad för att synkronisera de mottagna svängningarna med styrpulser som kommer från föraren.

Denna regulators uppgift är att hålla resonansvängningar i LC-kretsen genom att spänna den i tid med sina egna svängningar. För att uppnå detta måste styrenheten ta emot en signal från slingan från kretsen som innehåller data om den aktuella frekvensen och fasen av fria svängningar i den, varefter, beroende på dessa data, upprätthåller förarsteget i synkronisering med dessa frekvens och fas, sedan resonansen i kretsen sparas automatiskt.

För att bygga en sådan styrenhet är CD4046-chipet eller dess inhemska motsvarighet K564GG1 lämplig. Låt oss titta på enheten i denna mikrokrets, syftet med dess slutsatser och anslutningsdiagrammet för de monterade komponenterna, för att om nödvändigt förstå vad du har att göra med.

Detta chip låter dig enkelt organisera en PLL - faslåst slinga. För att bygga en PLL används tre nödvändiga block som finns i mikrokretsen: en VCO - spänningsstyrd oscillator, en FC - faskomparator och en LPF - lågpassfilter.

Inbyggd i mikrokretsen genererar VCO en sekvens av rektangulära pulser med 50% täckning, det vill säga en ren slingrare vars initialfrekvens beror på parametrarna för två RC-kretsar: R1C1 och R2C2 anslutna till den utanför mikrokretsen, och amplituden i detta fall är nära matningsspänningen för mikrokretsen U +.

PLL-principen för drift

Den externa ingångssignalfen levereras till mikrokretsen, till en av ingångarna till faskomparatorn FC (FC1 eller FC2 - utvecklaren väljer) inuti den. Ett slingrande producerat av VCO matas samtidigt till den andra FC-ingången. Som ett resultat erhålls en rektangulär signal vid FC-utgången, varvid pulslängden beror på skillnaden mellan pulserna från VCO och de externa pulserna vid varje tidpunkt.

Faktum är att varaktigheten för utgångspulserna med FC är proportionell mot fasskillnaden för de två jämförda signalerna. Faktum är att det exklusiva-ELLER-logiska elementet ofta används som en FC, det betyder att vid FC-utgången kommer det att finnas en högspänningsnivå endast om det finns en skillnad mellan signalerna, och om det inte finns någon skillnad så kommer utgången från FC att vara låg spänningsnivå eller inaktivt tillstånd.

Från FC-utgången matas signalen till ett lågpassfilter, som är en enkel RC-krets, på kondensatorn som en pulserande felspänning erhålls, varvid kretsnivån är proportionell mot skillnaden mellan de två signalerna (från den interna VCO och levereras till mikrokretsen från utsidan), faktiskt - fasskillnaden .

Felanpassningsspänningen som erhålls vid LPF-kondensatorn matas omedelbart tillbaka till VCO-ingången, och beroende på dess medelvärde kommer VCO-frekvensen automatiskt att stämmas in så att frekvensen för slingan vid dess utgång närmar sig frekvensen för den externa signalen som kommer från utsidan av mikrokretsen. När man når en sådan situation kommer medelspänningen över lågpassfilterets kondensator att vara den minsta - detta är ett tecken på maximal konvergens för de två signalerna i frekvens och fas. När signalen sålunda fångas kommer den att fortsätta hållas av PLL-slingan.

Gränserna för omorganisationen av VCO

Som du redan har förstått kan VCO-frekvensen stämma inom ett visst intervall av automatisk inställning. Detta intervall bestäms av chipets externa komponenter. Och reaktionshastigheten för PLL-systemet bestäms av tidskonstanten för LFF (värden C2 och R3).Av denna anledning bör du strikt närma dig valet av monterade komponenter i chipet.

Försörjningsspänningen för mikrokretsen, kondensatorn C1, såväl som motstånden R1 och R2 bestämmer självinställningsområdet för VCO-frekvensen i mikrokretsen. Motstånd R2 förspänner VCO: s minsta frekvens fmin över noll. Och förhållandet mellan värdena på motstånden R1 och R2 bestämmer förhållandet mellan maximala och minsta frekvenser - fmax / fmin, inställbar utsignal från VCO.

Chipingångar och -utgångar

Slutsats 4 - signalutgång från VCO, på den i arbetsläget slingrare. Denna utgång kan användas för att leverera en signal till andra block i den konstruerade enheten.

Pin 5 ansvarar för att slå på och stänga av VCO. När en högspänning appliceras på denna utgång kommer mikrokretsen att stängas av. När du applicerar en lågspänningsnivå (vid anslutning av stift 5 till gemensam tråd) - kommer mikrokretsen att fungera i normalt läge.

Slutsatser 6 och 7. Kondensatorn C1 är ansluten till dem - det här är frekvensinställningskondensatorn för VCO.

Slutsats 8 - chipets gemensamma nätkabel.

Motstånd R1 är mellan terminal 11 och gemensam tråd. Motstånd R2 - mellan plint 12 och gemensam tråd. Dessa är frekvensinställningsmotstånd. Motstånd R3 för lågpassfiltret - till stift 9 och stift 2 eller 13 (skillnaden mellan dem kommer att diskuteras senare), kondensatorn C2 för lågpassfiltret är mellan stift 9 och gemensam tråd.

Pin 10 är utgången från repeaterförstärkaren. Spänningen på den under drift av mikrokretsen är felanpassningsspänningen som tillförs lågpassfiltret. Slutsats 10 är utformad så att felanpassningsspänningen, om nödvändigt, enkelt kan isoleras utan att shunta LPF-kondensatorn. Till denna slutsats är det tillåtet att ansluta ett motstånd med ett motstånd på mer än 10 kOhm.

Slutsats 15 - på det är katoden för den inbyggda zenerdioden med en stabiliseringsspänning på 5,6 volt (stabiliseringsspänningen för denna zenerdiod kan vara annorlunda beroende på chipets tillverkare). Denna zenerdiode kan valfritt användas i chipets strömkrets.

Slutsats 16 - plus kraften i chipet.

Ingångar och utgångar från faskomparatorer FC1 och FC2

Slingan från utgången från VCO tas från terminal 4 och matas till terminal 3, ansluten via en förstärkare till ingångarna till faskomparatorerna FC1 och FC2. Om så önskas kan signalen från VCO valfritt överföras genom en frekvensdelare.

Ingången 14 är en signalinmatning och en insignal matas till den, med vilken det är nödvändigt att synkronisera utsignalen vid utgången från VCO. Beroende på insignalens art kan utvecklaren välja vilken av faskomparatorerna som ska användas: FC1 eller FC2, och fästa ett lågpassfiltermotstånd till den valda komparatorn (till stift 2 eller 13). Faskomparatorn FC2 har en indikatorstift 1, en hög nivå spänning visas på den när signalerna maximalt synkroniseras.

En funktion hos FC1 är att det är ett enkelt exklusivt ELLER-logiskt element, och kvaliteten på dess funktion beror på parametrarna för lågpassfiltret vid dess utgång. Arbetet börjar med mittfrekvensen f0 = (fmax-fmin) / 2, det är möjligt att fånga övertonerna i centrumfrekvensen. Den har hög bullerimmunitet.

Det speciella med FC2 är att det bara bearbetar de positiva skillnaderna mellan de pulser som tillförs den, och därför är inte pulsenes arbetscykel viktig. Arbetet börjar med minimifrekvensen fmin, det finns ingen möjlighet att fånga de centrala frekvensernas övertoner. Den har låg brusimmunitet. I lågpassfiltret krävs en kondensator med låg läckström. FC2 är bättre lämpad för användning i kraftkretsar med LC-resonans.

Val av bilagor

Som ett lågpassfilter för lågpassfiltret installeras ett motstånd R3 och en kondensator C2. För att PLL ska fungera korrekt måste RC-tidskonstanten vara tiotals gånger större än ungefärlig PLL-infångningsfrekvens.

Som regel är infångningsfrekvensen ungefär känd för utvecklaren, därför ställs de inledningsvis in av frekvensens autojusteringsområde: fmin och fmax. Det första nomogrammet bestämmer, med hänsyn till matningsspänningen för mikrokretsen och den erforderliga fmin, värdena för R2 och C1.Därefter väljs enligt det andra nomogramet, baserat på det erforderliga förhållandet fmax / fmin. Det är bättre att ge möjlighet att justera motstånd i kretsen.