鎖相環(huán)cd4046應(yīng)用介紹-copy

1、鎖 相 環(huán) CD4046 應(yīng) 用 介 紹鎖相的意義是相位同步的自動控制，能夠完成兩個電信號相位同步的自動控制閉環(huán)系統(tǒng)叫做鎖相環(huán)，簡稱 622。它廣泛應(yīng)用于廣播通信、頻率、自動控制及時鐘同步等技術(shù)領(lǐng)域。鎖相環(huán)主要由相位比較器（6)）、壓控振蕩器（)5）。低通濾波器三部分組成，如圖 所示。圖 壓控振蕩器的輸出 ;U 接至相位比較器的一個輸入端，其輸出頻率的高低由低通濾波器上建立起來的平均電壓 ;J 大小決定。施加于相位比較器另一個輸入端的外部輸入信號 ;O 與來自壓控振蕩器的輸出信號 ;U 相比較，比較結(jié)果產(chǎn)生的誤差輸出電壓 ; 正比于 ;O 和 ;U 兩個信號的相位差，經(jīng)過低通濾波器濾除高頻分量

2、后，得到一個平均值電壓 ;J。這個平均值電壓 ;J 朝著減小 )5 輸出頻率和輸入頻率之差的方向變化，直至 )5 輸出頻率和輸入信號頻率獲得一致。這時兩個信號的頻率相同，兩相位差保持恒定（即同步）稱作相位鎖定。圖 當(dāng)鎖相環(huán)入鎖時，它還具有“捕捉”信號的能力，)5 可在某一范圍內(nèi)自動輸入信號的變化，如果輸入信號頻率在鎖相環(huán)的捕捉范圍內(nèi)發(fā)生變化，鎖相環(huán)能捕捉到輸人信號頻率，并強(qiáng)迫)5 鎖定在這個頻率上。鎖相環(huán)應(yīng)用非常靈活，如果輸入信號頻率 L 不等于 )5 輸出信號頻率 L ，而要求兩者保持一定的關(guān)系，例如比例關(guān)系或差值關(guān)系，則可以在外部加入一個運(yùn)算器，以滿足不同工作的需要。 過去的鎖相環(huán)多采用分

3、立元件和模擬電路，現(xiàn)在常使用集成電路的鎖相環(huán)，)* 是通用的 )359 鎖相環(huán)集成電路，其特點(diǎn)是電源電壓范圍寬（為 ），輸入阻抗高 約 3 ，動態(tài)功耗小，在中心頻率 L 為 Q. 下功耗僅為 =，屬微功耗器件。圖 是 )* 的引腳排列，采用 腳雙列直插式，各引腳功能如下： 腳相位輸出端，環(huán)路人鎖時為，環(huán)路失鎖時為低電平。 腳相位比較器的輸出端。 腳比較信號輸入端。 腳壓控振蕩器輸出端。 腳端，高電平時，低電平時允許壓控振蕩器工作。 、 腳外接振蕩電容。 、 腳電源的負(fù)端和正端。 腳壓控振蕩器的控制端。 腳解調(diào)輸出端，用于 ,3 解調(diào)。 、 腳外接振蕩電阻。 腳相位比較器的輸出端。 腳信號輸入端

4、。 腳內(nèi)部獨(dú)立的穩(wěn)壓管負(fù)極。圖 圖 是)* 內(nèi)部電原理框圖，主要由相位比較、壓控振蕩器（)5）、線性放大器、源跟隨器、整形電路等部分。比較器采用異或門結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩個輸人端信號 ;O、;U 的電平狀態(tài)相異時（即一個，一個為低電平），輸出端信號; 為；反之，;O、;U 電平狀態(tài)相同時（即兩個均為高，或均為低電平），; 輸出為低電平。當(dāng) ;O、;U 的相位差 在 范圍內(nèi)變化時，; 的脈沖寬度 S 亦隨之改變，即占空比亦在改變。從比較器的輸入和輸出信號的波形（如圖 所示）可知，其輸出信號的頻率等于輸入信號頻率的兩倍，并且與兩個輸入信號之間的中心頻率保持 相移。從圖中還可知，LUZ 不一定是對稱波形。對相

5、位比較器，它要求 ;O、;U 的占空比均為 （即這樣才能使鎖定范圍為最大。），圖 相位比較器是一個由信號的上升沿控制的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)。它對輸入信號占空比的要求不高，允許輸入非對稱波形，它具有很寬的捕捉頻率范圍，而且不會鎖定在輸入信號的諧波。它提供數(shù)字誤差信號和鎖定信號（相位脈沖）兩種輸出，當(dāng)達(dá)到鎖定時，在相位比較器的兩個輸人信號之間保持 相移。對相位比較器而言，當(dāng) 腳的輸入信號比 腳的比較信號頻率低時，輸出為邏輯“ ”；反之則輸出邏輯“ ”。如果兩信號的頻率相同而相位不同，當(dāng)輸人信號的相位滯后于比較信號時，相位比較器輸出的為正脈沖，當(dāng)相位超前時則輸出為負(fù)脈沖。在這兩種情況下，從 腳都有與上述正、負(fù)脈

6、沖寬度相同的負(fù)脈沖產(chǎn)生。從相位比較器輸出的正、負(fù)脈沖的寬度均等于兩個輸入脈沖上升沿之間的相位差。而當(dāng)兩個輸入脈沖的頻率和相位均相同時，相位比較器的輸出為高阻態(tài)，則 腳輸出。上述波形如圖 所示。由此可見，從 腳輸出信號是負(fù)脈沖還是固定就可以判斷兩個輸入信號的情況了。圖 )* 鎖相環(huán)采用的是 8) 型壓控振蕩器，必須外接電容 ) 和電阻 8 作為充放電元件。當(dāng) 622 對的輸入信號的頻率寬度有要求時還需要外接電阻 8 。由于 )5 是一個電流控制振蕩器，對定時電容 ) 的充電電流與從 腳輸入的控制電壓成正比，使 )5 的振蕩頻率亦正比于該控制電壓。當(dāng) )5 控制電壓為 時，其輸出頻率最低；當(dāng)輸入控

7、制電壓等于電源電壓 * 時，輸出頻率則線性地增大到最高輸出頻率。)5 振蕩頻率的范圍由 8 、8 和 ) 決定。由于它的充電和放電都由同一個電容) 完成，故它的輸出波形是對稱。一般規(guī)定 )* 的最高頻率為 。 3. *# ，若 * ，則 LSG要降低一些。)* 內(nèi)部還有線性放大器和整形電路，可將 腳輸入的 S 左右的微弱輸入信號變成或脈沖信號送至兩相位比較器。源是增益為 的放大器，)5 的輸出電壓經(jīng)源至 腳作,3 解調(diào)用。二極管可單獨(dú)使用，其穩(wěn)壓值為 ，若與 :2 電路匹配時，可用作輔助電源。綜上所述，)* 工作原理如下：輸入信號 ;O 從 腳輸入后，經(jīng)放大器 進(jìn)行放大、整形后加到相位比較器、

8、的輸入端，圖 開關(guān) 1 撥至 腳，則比較器將從 腳輸入的比較信號 ;U 與輸入信號;O 作相位比較，從相位比較器輸出的誤差電壓; 則反映出兩者的相位差。; 經(jīng) 8 、8 及 ) 濾波后得到一控制電壓 ;J 加至壓控振蕩器)5 的輸入端 腳，調(diào)整)5 的振蕩頻率L ，使L 迅速逼近信號頻率 L 。)5 的輸出又經(jīng)除法器再進(jìn)入相位比較器，繼續(xù)與;O 進(jìn)行相位比較，最后使得 L L ，兩者的相位差為一定值，實(shí)現(xiàn)了相位鎖定。若開關(guān) 1 撥至 腳，則相位比較器工作，過程與上述相同，不再贅述。下面介紹 )* 典型應(yīng)用電路。圖 圖 是用)* 的)5 組成的發(fā)生器，當(dāng)其 腳輸入端固定接電源時，電路即起基本振蕩

9、器的作用。振蕩器的充、放電電容 ) 接在 腳與 腳之間，調(diào)節(jié)電阻 8 阻值即可調(diào)整振蕩器振蕩頻率，振蕩信號從 腳輸出。按圖示數(shù)值，振蕩頻率變化范圍在 . 至 Q.。圖 是)* 鎖相環(huán)用于調(diào)頻信號的解調(diào)電路。如果由載頻為 Q. 組成的調(diào)頻信號，用 . 音頻信號調(diào)制，假如調(diào)頻信號的總振幅小于 S時，用 )* 時則應(yīng)經(jīng)放大器放大后用交流耦合到鎖相環(huán)的 腳輸入端環(huán)路的相位比較器采用比較器，因?yàn)樾枰i相環(huán)系統(tǒng)中的中心頻率 L 等于調(diào)頻信號的載頻，這樣會引起壓控振蕩器輸出與輸入信號輸入間產(chǎn)生不同的相位差，從而在壓控振蕩器輸入端產(chǎn)生與輸入信號頻率變化相應(yīng)的電壓變化，這個電壓變化經(jīng)源跟隨器后在壓控振蕩器的解調(diào)輸出端 腳輸出解調(diào)信號。當(dāng) * 為 ，8 為 Q，) 為 V, 時，鎖相環(huán)路的捕捉范圍為 Q.。解調(diào)器輸出幅度取決于源跟隨器外接電阻 8 值的大小。圖 圖 用 )* 與 ()* 加法計(jì)數(shù)器 )* 的 倍頻電路。剛開機(jī)時，L 可能不等于 L ，假定 L 可能不等于L ，假定 L L ，此時相位比較器;O 為，經(jīng)濾波后 ;J 逐漸升高使