| 网站首页 | 下载中心 | 雁过留声 | 电子入门 | 电子制作 | 家电影音 | 卫星电视 | 电子网址 | 电子资料 | 
Google
 
您现在的位置: 电子爱好者 >> 电子制作 >> 器件电路 >> 正文 用户登录 新用户注册
[图文]CD4046 锁相环原理及应用           ★★★ 【字体:
CD4046 锁相环原理及应用
作者:imefan    文章来源:网络    点击数:    更新时间:2009-1-20    

  锁相的意义是相位同步的自动控制,能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环,简称PLL。它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。锁相环主要由相位比较器(PC)、压控振荡器(VCO)、低通滤波器三部分组成,如图1所示。
 
图 1
  压控振荡器的输出Uo接至相位比较器的一个输入端,其输出频率的高低由低通滤波器上建立起来的平均电压Ud大小决定。施加于相位比较器另一个输入端的外部输入信号Ui与来自压控振荡器的输出信号Uo相比较,比较结果产生的误差输出电压UΨ正比于Ui和Uo两个信号的相位差,经过低通滤波器滤除高频分量后,得到一个平均值电压Ud。这个平均值电压Ud朝着减小CO输出频率和输入频率之差的方向变化,直至VCO输出频率和输入信号频率获得一致。这时两个信号的频率相同,两相位差保持恒定(即同步)称作相位锁定。
  当锁相环入锁时,它还具有“捕捉”信号的能力,VCO可在某一范围内自动跟踪输入信号的变化,如果输入信号频率在锁相环的捕捉范围内发生变化,锁相环能捕捉到输人信号频率,并强迫VCO锁定在这个频率上。锁相环应用非常灵活,如果输入信号频率f1不等于VCO输出信号频率f2,而要求两者保持一定的关系,例如比例关系或差值关系,则可以在外部加入一个运算器,以满足不同工作的需要。 过去的锁相环多采用分立元件和模拟电路构成,现在常使用集成电路的锁相环,CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路,其特点是电源电压范围宽(为3V-18V),输入阻抗高(约100MΩ),动态功耗小,在中心频率f0为10kHz下功耗仅为600μW,属微功耗器件。图2是CD4046的引脚排列,采用16 脚双列直插式。
 图2
    各引脚功能如下:
  • 1脚相位输出端,环路人锁时为高电平,环路失锁时为低电平。
  • 2脚相位比较器Ⅰ的输出端。
  • 3脚比较信号输入端。
  • 4脚压控振荡器输出端。
  • 5脚禁止端,高电平时禁止,低电平时允许压控振荡器工作。
  • 6、7脚外接振荡电容。
  • 8、16脚电源的负端和正端。
  • 9脚压控振荡器的控制端。
  • 10脚解调输出端,用于FM解调。
  • 11、12脚外接振荡电阻。
  • 13脚相位比较器Ⅱ的输出端。
  • 14脚信号输入端。
  • 15脚内部独立的齐纳稳压管负极。

  图3是CD4046内部电原理框图,主要由相位比较Ⅰ、Ⅱ、压控振荡器(VCO)、线性放大器、源跟随器、整形电路等部分构成。比较器Ⅰ采用异或门结构,当两个输人端信号Ui、Uo的电平状态相异时(即一个高电平,一个为低电平),输出端信号UΨ为高电平;反之,Ui、Uo电平状态相同时(即两个均为高,或均为低电平),UΨ输出为低电平。当Ui、Uo的相位差Δφ在0°-180°范围内变化时,UΨ的脉冲宽度m亦随之改变,即占空比亦在改变。从比较器Ⅰ的输入和输出信号的波形(如图4所示)可知,其输出信号的频率等于输入信号频率的两倍,并且与两个输入信号之间的中心频率保持90°相移。从图中还可知,fout不一定是对称波形。对相位比较器Ⅰ,它要求Ui、Uo的占空比均为50%(即方波),这样才能使锁定范围为最大。
 图3
  相位比较器Ⅱ是一个由信号的上升沿控制的数字存储网络。它对输入信号占空比的要求不高,允许输入非对称波形,它具有很宽的捕捉频率范围,而且不会锁定在输入信号的谐波。它提供数字误差信号和锁定信号(相位脉冲)两种输出,当达到锁定时,在相位比较器Ⅱ的两个输人信号之间保持0°相移。
    对相位比较器Ⅱ而言,当14脚的输入信号比3脚的比较信号频率低时,输出为逻辑“0”;反之则输出逻辑“1”。如果两信号的频率相同而相位不同,当输入信号的相位滞后于比较信号时,相位比较器Ⅱ输出的为正脉冲,当相位超前时则输出为负脉冲。在这两种情况下,从1脚都有与上述正、负脉冲宽度相同的负脉冲产生。从相位比较器Ⅱ输出的正、负脉冲的宽度均等于两个输入脉冲上升沿之间的相位差。而当两个输入脉冲的频率和相位均相同时,相位比较器Ⅱ的输出为高阻态,则1脚输出高电平。上述波形如图5所示。由此可见,从1脚输出信号是负脉冲还是固定高电平就可以判断两个输入信号的情况了。

[1] [2] 下一页

文章录入:imefan    责任编辑:ImEfan 
  • 上一篇文章:

  • 下一篇文章:
  • 发表评论】【加入收藏】【告诉好友】【打印此文】【关闭窗口
    最新热点 最新推荐 相关文章
    锁相环 CD4046 原理及应用