שבב 4046 (K564GG1) למכשירים עם שמירת תהודה - עיקרון הפעולה

בעת יצירת מכשיר אלקטרוני כוח בעל שמירת תהודה במעגל LC, מעגל בקר תהודה נועד לסנכרן את התנודות שהתקבלו עם פעימות שליטה המגיעות מהנהג.

המשימה של בקר זה היא לשמור על תנודות התהודה במעגל LC על ידי ריגושו בזמן עם תנודות משלו. כדי להשיג זאת, על הבקר לקבל אות מהלולאה מהמעגל המכיל נתונים על התדר הנוכחי ושלב התנודות החופשיות בו, לאחר מכן, בהסתמך על נתונים אלה, לשמור על שלב הנהג בסנכרון עם תדר ושלב אלה, ואז התהודה במעגל יישמר אוטומטית.

לבניית בקר כזה מתאים לשבב CD4046 או המקביל המקומי שלו K564GG1. בואו נסתכל על המכשיר של המיקרו-מעגל הזה, מטרת מסקנותיו ותרשים החיבור של הרכיבים המותקנים, בכדי להבין, במידת הצורך, במה אתם מתמודדים.

שבב זה מאפשר לכם לארגן בקלות לולאה PLL - נעולה-פאזית. לבניית PLL, משתמשים בשלושה בלוקים הכרחיים הנמצאים בתוך המיקרו-מעגל: VCO - מתנד מבוקר מתח, FC - משווה פאזות, ו- LPF - פילטר לעבור נמוך.

מובנה למעגל המיקרו, ה- VCO מייצר רצף של פולסים מלבניים עם מילוי של 50%, כלומר גל ריבועי טהור שהתדר ההתחלתי שלו תלוי בפרמטרים של שני מעגלי RC: R1C1 ו- R2C2 המחוברים אליו מחוץ למעגל המיקרו, והמשרעת במקרה זה קרובה למתח האספקה ​​של המיקרו מעגל. U +.

עקרון PLL של פעולה

סנפיר האות הכניסה החיצוני מסופק למעגל המיקרו, למעשה, לאחת מכניסות של משווה הפאזה FC (FC1 או FC2 - היזם בוחר) שבתוכו. מתפתל שנוצר על ידי ה- VCO מוזן במקביל לכניסת ה- FC השנייה. כתוצאה מכך מתקבל אות מלבני ביציאת ה- FC, שמשך הדופק תלוי בהבדל בין הפולסים מה- VCO לפולסים החיצוניים בכל רגע של זמן.

למעשה, משך פעימות הפלט מהמחשב פרופורציונאלי להבדל הפאזה של שני האותות שהושוו. העובדה היא שבתפקיד ה- FC משתמשים לרוב באלמנט הלוגי "בלעדי או", המשמעות היא שביציאת ה- FC תהיה רמת מתח גבוהה רק אם יש הבדל בין האותות, ואם אין הבדל אז הפלט מה- FC יהיה נמוך רמת מתח או מצב לא פעיל.

מפלט ה- FC מועבר האות למסנן נמוך-מעבר, שהוא מעגל RC פשוט, שעל הקבל ממנו מתקבל מתח אי-התאמה פועם, כאשר רמת האדווה היא ביחס להבדל של שני האותות (מה- VCO הפנימי ומסופק למעגל המיקרו מבחוץ), למעשה - הפרש הפאזה .

מתח חוסר ההתאמה המתקבל בקבל LPF מוזר מייד לכניסת ה- VCO, ובהתאם לערך הממוצע שלו, תדר ה- VCO יהיה מכוונן אוטומטית כך שתדירות הנפתול ביציאתו טעות מתקרבת לתדר של האות החיצוני שמגיע מבחוץ למעגל המיקרו. בהגעה למצב כזה, המתח הממוצע על פני הקבל של מסנן המעבר הנמוך יהיה הקטן ביותר - זהו סימן להתכנסות המרבית של שני האותות בתדר ובשלב. כאשר האות נתפס בכך, הוא ימשיך להיות מוחזק על ידי לולאת ה- PLL.

גבולות הארגון מחדש של ה- VCO

כפי שכבר הבנת, תדר ה- VCO מסוגל לכוונן בטווח מסוים של כוונון אוטומטי. טווח זה נקבע על ידי הרכיבים החיצוניים של השבב. ומהירות התגובה של מערכת PLL נקבעת על ידי קבוע הזמן של ה- NPF (ערכים C2 ו- R3).מסיבה זו, עליך לגשת בקפידה לבחירת הרכיבים המותקנים של השבב.

מתח האספקה ​​של המעגל המיקרו, הקבל C1, כמו גם הנגדים R1 ו- R2 קובעים את טווח הכוונון העצמי של תדר VCO בתוך המעגל המיקרו. הנגד R2 מוליך את תדירות המינימום של ה- VCO מעל לאפס. והיחס בין ערכי הנגדים R1 ו- R2 קובע את היחס בין התדרים המרביים למינימום - fmax / fmin, אות פלט מכוון מה- VCO.

כניסות ויציאות שבבים

מסקנה 4 - פלט האות של ה- VCO, עליו במצב עבודה המתפתל. ניתן להשתמש בפלט זה כדי לספק אות לבלוקים אחרים של המכשיר המעוצב.

פין 5 אחראי להפעלת וכיבוי ה- VCO. כאשר מופעל מתח גבוה על פלט זה, מעגל המיקרו ייכבה. בעת החלת מפלס מתח נמוך (בעת חיבור סיכה 5 לחוט המשותף) - מעגל המיקרו יעבוד במצב רגיל.

מסקנות 6 ו 7. הקבל C1 מחובר אליהם - זהו קבל הגדרת התדרים של ה- VCO.

מסקנה 8 - חוט הכוח הנפוץ של השבב.

הנגד R1 הוא בין מסוף 11 לחוט המשותף. נגד R2 - בין מסוף 12 לחוט המשותף. אלה הם נגדי הגדרת תדרים. נגד R3 של המסנן הנמוך-מעבר - לפינים 9 ולפין 2 או 13 (ההבדל ביניהם ידון בהמשך), הקבל C2 של המסנן נמוך-מעבר הוא בין פין 9 לחוט המשותף.

פין 10 הוא הפלט של מגבר המשחזר. המתח עליו במהלך פעולת המיקרו-מעגל הוא מתח ההתאמה המסופק למסנן המעבר הנמוך. מסקנה 10 מתוכננת כך שניתן לבודד בקלות את מתח ההתאמה, אם יש צורך, מבלי להעביר את קבל הקבל. למסקנה זו מותר לחבר נגן עם התנגדות של יותר מ- 10 kOhm.

מסקנה 15 - עליה הקתודה של דיודה זנר המובנית עם מתח ייצוב של 5.6 וולט (מתח הייצוב של דיודה זנר זו עשוי להיות שונה, תלוי ביצרן השבב). ניתן להשתמש באופציה בדיודה זנר זו במעגל הכוח של השבב.

מסקנה 16 - בתוספת כוחו של השבב.

כניסות ויציאות של משוואות פאזות FC1 ו- FC2

המתפתל מפלט ה- VCO נלקח מהטרמינל 4 ומוזן לטרמינל 3, מחובר דרך מעצב מגבר לכניסות של משווני השלבים FC1 ו- FC2. אם תרצה, ניתן להעביר את האות מה- VCO דרך מחלק תדרים.

הקלט 14 הוא קלט אות, ומוזן אליו אות קלט, איתו יש צורך לסנכרן את אות הפלט ביציאת ה- VCO. בהתאם לאופי של אות הקלט, היזם יכול לבחור באיזה מבין משווני השלבים להשתמש: FC1 או FC2, ולחבר נגדי פילטר עם מעבר נמוך למושווה שנבחר (לפין 2 או 13). למשווה הפאזה FC2 יש סיכת חיווי 1, מתח גבוה מופיע עליו כאשר האותות מסונכרנים בצורה מירבית.

מאפיין של FC1 הוא שמדובר באלמנט היגיון פשוט בלעדי-OR, ואיכות פעולתו תלויה בפרמטרים של מסנן המעבר הנמוך בפלט שלו. העבודה מתחילה בתדר המרכז f0 = (fmax-fmin) / 2, אפשר לתפוס את ההרמוניות של תדר המרכז. יש לו חסינות רעש גבוהה.

המוזרויות של FC2 הן בכך שהוא מעבד רק את ההבדלים החיוביים של הפולסים המסופקים לו, ועל כן מחזור התפקיד של הפולסים אינו משנה. העבודה מתחילה בתדירות מינימלית fmin, אין אפשרות ללכוד את ההרמוניות של התדר המרכזי. יש לו חסינות מפני רעש נמוך. במסנן המעבר הנמוך נדרש קבל עם זרם דליפה נמוך. FC2 מתאים יותר לשימוש במעגלי כוח עם תהודה LC.

בחירת קבצים מצורפים

כמסנן נמוך-מעבר של המסנן נמוך-מעבר, מותקנים נגדים R3 וקבל C2. כדי שה- PLL יעבוד כראוי, קבוע זמן ה- RC חייב להיות גדול פי עשרה מתדר הלכידה המשוער של PLL.

ככלל, תדר הלכידה ידוע למפתח כמעט, לכן הם מוגדרים בתחילה על ידי תחום הכוונון האוטומטי של התדרים: fmin ו- fmax. הנקוב הראשון קובע, תוך התחשבות במתח האספקה ​​של המיקרו-מעגל ואת ה- fmin הנדרש, את הערכים של R2 ו- C1.ואז, על פי המספר השני, על סמך היחס הנדרש fmax / fmin, נבחר R1. עדיף לספק את היכולת להתאים את הנגדים במעגל.