Микросхема 4046 (к564гг1) для устройств с удержанием резонанса — принцип работы

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы
Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы
Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы
Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

Микросхема К564ГГ1 (CD4046A) содержит следующие внутренние узлы: генератор, управляемый напряжением (ГУН), два фазовых компаратора (ФК1 — исключающее ИЛИ или ФК2 — триггерная схема), формирователь-усилитель УФ входного сигнала, выходной истоковый повторнтель ИП. Для удобства применения на кристалле микросхемы изготовлен источник опорного напряжения — стабилитрон с напряжением 5,2 В. Рассмотрим действие отдельных частей микросхемы ФАП К564ГГ1 (CD4046A). На рисунке показана полная схема так называемой петли ФАП.

Узел ГУН микросхемы К564ГГ1 (CD4046A) — основа ФАП. Она обеспечивает линейность преобразования напряжение — частота лучше 1%. Для установки свободной частоты ГУН и диапазона девиации этой частоты требуется три внешних элемента: конденсатор C1 и резисторы R1, R2 . Элементы R1 и C1 фиксируют свободную частоту генерации, с помощью R2 этой частоте можно дать постоянный сдвиг.

Частота выходных импульсов ГУН микросхемы К564ГГ1 (CD4046A) (на выходе 4) называется свободной, если на входе управления частотой ГУН (на выводе 9) напряжение отсутствует.

В петле ФАП на вход ГУН (вывод 9) подается напряжение ошибки. В устройстве оно снимается с внешнего фильтра низкой частоты (К3, C2), где сглаживается импульсный сигнал, генерируемый одним из фазовых компараторов ФК1 или ФК2.

Выбрать выход компаратора позволяет переключатель S1. Управляющий сигнал ГУН имеется и на выводе 10 — исток повторителя. Для правильной работы повторителя требуется подключать внешний резистор нагрузки К = 1О кОм.

Если этот выход не нужен, вывод 10 оставьте свободным.

Петля ФАП в схеме состоит из трех узлов: ГУН, ФК1 (или ФК2) и фильтра низкой частоты (ФНЧ). Фильтр НЧ образуют рeзистор R3 н конденсатор С2. Как известно, особо опасна для работы системы ФАП вторая гармоника частоты ГУН.

Поскольку входное сопротивление ГУН велико (до 1012 Ом), номинальная емкость конденсатора С2 в результате может быть небольшой. Входной цифровой сигнал U, вводится в петлю ФАП от входа 14 через усилитель УФ и поступает на сигнальные входы обоих компараторов ФК1 и ФК2.

На вторые входы компараторов микросхемы К564ГГ1 (CD4046A) подается выходной меандр свободной частоты от выхода ГУН. На выходе ФК в начальный момент должно присутствовать напряжение ошибки, соответствующее разности частот сигнала U, и свободной ГУН.

Отфильтрованное (сглаженное) напряжение с конденсатора С2 поступает на вход ГУН (вывод 9) в такой фазе, чтобы частота ГУН стала приближаться к частоте сигнала Uс.

Некоторое время, таким образом, будет идти переходной процесс автоподстройки частоты. В конце этого процесса установится режим автоподстройки фазы, поскольку частоты будут равны. Затем петля ФАП с большой точностью уравняет фазы сигнала и выходного напряжения ГУН.

Полезными выходными сигналами петли ФАП могут быть как напряжение с выхода ФНЧ (выход повторителя, вывод 10), так и выходная частота fгун (вывод 4).

Напряжение Uфнчиспользуется при демодулировании входного ЧМ-сигнала (получается ЧМ-детектор), а частота fгун — результат работы синтезатора частоты.

Для синтеза частот, кратных входной частоте сигнала Uс выход ГУН (вывод 4) присоединяется ко входам ФК (вывод 3) через внешний цифровой делитель частоты в N раз. Тогда выходная частота ГУН будет в N раз выше, чем основная. Для схем синтеза частот необходимы счетчики с предварительной записью, а также реверсивные и программируемые; можно использовать счетчики К176ИЕ4, К561ИЕ9 и К561ИЕ10.

У схемы ГУН имеется вход разрешения Е. Напряжение низкого уровня на этом входе разрешает работу схеме ГУН и истоковому повторителю.

Если требуется уменьшить мощность потребления в режиме ожидания, на вход разрешения Е следует подать напряжение высокого уровня.

Номиналы внешних элементов следует выбирать в пределах: R1, R2 ≥ 10 кОм, Rи ≤ 1 МОм, С1 > 100 пФ (при Uи.п = 5 В) и С1 > 50 пФ (при U > 10 В).

Центральную частоту ГУН f0 (свободная частота ФАП, работающей с компаратором ФК1) можно выбрать по рисунку.

Выбранную частоту f0 следует сместить (сдвинуть) на величину Δfсдв микросхемы и нулевой провод соединить через резистор R2. Значение частоты Δfсдв можно определить по рисунку.

Необходимо учесть, что от экземпляра к экземпляру микросхем выбранные значения f0 и Δfсдв могут меняться даже на 20 %.

Рассмотрим зависимость максимальной fmax и минимальной fmin частот от отношения номиналов R2/R1. Здесь fmax определяется, когда UвхГУН = Uи.п, а fmin если UвхГУН = О. Значение частоты fmax составляет 1,5 МГц (Uи.п = 15 В); при Uи.п = 5 В fmax = 0,5 МГц.

Фазовые компараторы ФК1 и ФК2 имеют общие входы (вывод 3). На внешний вывод 3 следует подавать сигнал только логики КМОП (уровень логического нуля ниже 0,3 Uи.п логической единицы — выше 0,7 Uи.п). Сигналы с меньшей амплитудой можно подавать через емкость и дополнительный усилительный каскад. ФК1- простой каскад исключающее ИЛИ.

Для хорошей его работы и увеличения диапазона захвата ФАП требуется строго симметричный входной меандр Uс. Схема ФК1 такова, что без входного сигнала (или помехи) на ее выходе имеется потенциал Uи.п/2, под действием которого ГУН должен генерировать на центральной частоте диапазона f0. С этим компаратором ФК1 полоса захвата петли ФАП остается в заданных пределах при сильных помехах.

ФК1 лучше обеспечивает слежение ФАП на частотах, близких к гармоникам центральной частоты ГУН fo. Особенность применения ФК1 в том, что фазовый угол между сигналом и выходом компаратора UвыхФК меняется от 0 до 180оо (четверть периода).

Рассмотрим диаграмму работы: когда между напряжением сигнала Uc и напряжением ГУН UГУН существует равенство частот f0 и угол сдвига соответствует 1/4 периода. В такой момент выходное напряжение ФК1 представляет собой меандр с удвоенной частотой ГУН (третья линия на диаграмме). Постоянная составляющая такого меандра Uи.

п/2, однако даже после хорошего ФНЧ выходное напряжение UвыхФНЧ имеет некоторую составляющую второй гармоники частоты ГУН (четвертый график диаграммы). Эта помеха в петле ФАП наиболее трудно устранимая. Полоса захвата ФАП с использованием ФК1 определяется полосой ФНЧ.

Схема ФК2 представляет собой четырехтриггерное ЗУ с логикой управления. Чтобы ФК2 и ФК1 работали на общий выход, схема ФК2 имеет третье состояние Z. ФК2 запускается положительными перепадами входных импульсов, поэтому скважность приходящих прямоугольных импульсов сигнала Uс не имеет значения. На рисунке показано пять осциллограмм для петли ФАП, работающей с ФК2.

Если частота входного сигнала больше (или меньше), чем частота ГУН, то выходной каскад ФК2 находится в разомкнутом Z-состоянии. Когда частоты равны, но сигнал отстает по фазе от напряжения ГУН, выходное напряжение ФК2 будет находиться на низком уровне.

Если отстает по фазе напряжение ГУН от напряжения сигнала Uс, а выходе ФК2 появится напряжение высокого уровня. Высокий (или низкий) уровень на выходе ФК2 будет удерживаться до тех пор, пока существует разность фаз.

На выходе ФНЧ (конденсатор С2) напряжение UС2 скачком изменяться не может, поэтому уравнивание фазы UвыхГУН с фазой сигнала Uс потребует некоторого времени.

Читайте также:  Как устроен и работает сервопривод

После уравнивания фаз оба р- и п-канальные выходные транзисторы ФК2 размыкаются, выход переходит в Z-состояние, следовательно на конденсаторе С2 будет храниться потенциал, соответствующий равенству фаз.

Соответственно управляющему напряжению UС2 будет зафиксирована частота ГУН. ФК2 имеет специальный выход фазовых им. пульсов ФИ.

По уровню напряжения Uфи можно видеть, находится ли ФАП в режиме слежения (высокий уровень) или подстройки (низкий уровень).

Таким образом, при работе ФК2 разность фаз между Uс, и UГУН режиме слежения петли равна нулю. В эти моменты ФК2 потребляет минимум тока, поскольку его выходной каскад разомкнут. Полосы слежения и захвата ФАП с ФК2 одинаковы и не определяются свойствами ФНЧ.

Если сигнала Uс нет, ГУН настраивается на самую низкую частоту своего диапазона под воздействием минимального напряжения Uвых.ФК

На диаграмме отмечены три периода. Считаем, что частоты Uс и UГУН равны. На этапе 1 фаза Uс опережает фазу UГУН. После переходного процесса подстройки (ему по времени соответствует отрицательный импульс Uфи), фазы уравниваются, так как напряжение UС2 повышается. Это напряжение сохраняется на протяжении этапа 2, когда удерживается равенство фаз.

  • На этапе 3 соотношение входных фаз сигнальной Uс и опорной UГУН последовательностей импульсов обратное, поэтому для уравнивания их напряжение Uс2 должно несколько уменьшиться.
  • Особенности применения в петле ФАП фазовых компараторов ФКI и ФК2 указаны в таблице.
  • Зарубежным аналогом микросхемы К564ГГ1 является микросхема CD4046A.
Характеристики петли ФАП Фазовый компаратор Особенности применения ФК1 и ФК2
Выбор частоты ГУН и полосы захвата 2fз ФК1 Полоса захвата выбирается без сдвига или со сдвигом
ФК2
Частоты ГУН без сигнала Uc ФК1 fГУН →f0
ФК2 fГУН →fmin
Диапазон 2fз ФК1 2fз = fmax — fmin
ФК2
Диапазон слежения 2fсл ФК2 fсл = fз
Фазовый угол между Uс и UГУН ФК1 При f0 = fГУНΔφ = 90о при fmin = fГУНΔφ = 0о при fmax = fГУНΔφ = 180о
ФК2 В полосе 2fзΔφ = 0о
Слежение на гармонике f0 ФК1 Обеспечивает
ФК2 Нет
Степень подавления входных помех ФК1 Большая
ФК2 Малая

Принцип работы микросхемы 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса

Принцип работы микросхемы 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса

Микросхема К561ГГ1 представляет собой генератор с ФАПЧ. Применяется для частотной и фазовой модуляции, демодуляции ЧМ-сигналов, тактовой синхронизации и синтеза частоты, а также для умножения частоты.

При создании силового электронного устройства с удержанием резонанса в LC-контуре, для синхронизации полученных колебаний с управляющими импульсами, идущими от драйвера, проектируют схему резонансного контроллера.

Задача данного контроллера — удержать резонансные колебания в LC-контуре посредством его возбуждения в такт собственным колебаниям.

Чтобы этого добиться, контроллеру необходимо по цепи обратной связи получать от контура сигнал, содержащий данные о текущей частоте и фазе свободных колебаний в нем, после чего, с опорой на эти данные, поддерживать работу драйверного каскада синхронно с этими частотой и фазой, тогда и резонанс в контуре будет автоматически сохраняться.

Для построения такого контроллера подходит микросхема CD4046 или ее отечественный аналог К564ГГ1. Давайте рассмотрим устройство этой микросхемы, назначение ее выводов и схему подключения навесных компонентов, чтобы при необходимости понимать, с чем имеешь дело.

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

Данная микросхема позволяет легко организовать цепь ФАПЧ — фазовой автоподстройки частоты. Для построения ФАПЧ здесь используются три необходимых блока, расположенные внутри микросхемы: ГУН — генератор, управляемый напряжением, ФК — фазовый компаратор и ФНЧ — фильтр низкой частоты.

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

Встроенный в микросхему, ГУН выдает последовательность прямоугольных импульсов с заполнением 50%, то есть чистый меандр, начальная частота которого зависит от параметров двух RC-цепей: R1C1 и R2C2, присоединенных к нему снаружи микросхемы, а амплитуда в данном случае приближена к напряжению питания микросхемы U+.

Принцип работы ФАПЧ

Внешний входной сигнал fвх подается на микросхему, на самом деле — на один из входов фазового компаратора ФК (ФК1 или ФК2 — выбирает разработчик) внутри нее.

На второй вход ФК параллельно подается меандр, вырабатываемый ГУНом.

В результате, на выходе ФК получается прямоугольный сигнал, длительность импульсов в котором зависит от разницы между импульсами с ГУНа и внешними импульсами в каждый момент времени.

По сути, длительность выходных импульсов с ФК пропорциональна разности фаз двух сравниваемых сигналов.

Дело в том, что в роли ФК часто используется логический элемент «исключающее ИЛИ», это значит, что на выходе ФК высокий уровень напряжения будет лишь в том случае, если между сигналами есть разница, а если разницы нет то на выходе с ФК будет низкий уровень напряжения или состояние бездействия.

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

С выхода ФК сигнал подается на фильтр низкой частоты, представляющий собой простую RC-цепь, на конденсаторе которой получается пульсирующее напряжение рассогласования, причем уровень пульсаций оказывается пропорционален разнице двух сигналов (от внутреннего ГУН и подаваемого на микросхему извне), по сути — разности их фаз.

Полученное на конденсаторе ФНЧ, напряжение рассогласования тут же подается обратно на вход ГУН, и в зависимости от его средней величины частота ГУН будет автоматически перестраиваться так, чтобы частота меандра на его выходе fвых приближалась бы к частоте внешнего сигнала, приходящего на микросхему извне. По достижении такой ситуации, среднее напряжение на конденсаторе фильтра низкой частоты будет наименьшим — это и есть признак наступления максимального сближения двух сигналов по частоте и фазе. Когда сигнал таким образом захвачен, он продолжит удерживаться петлей ФАПЧ.

Пределы перестройки ГУН

Как вы уже поняли, частота ГУН способна перестраиваться в пределах определенного диапазона автоподстройки. Данный диапазон задается внешними компонентами микросхемы. А скорость реакции системы ФАПЧ определяется постоянной времени НЧФ (величинами C2 и R3). По этой причине следует строго подходить к выбору навесных компонентов микросхемы.

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

Напряжение питания микросхемы, конденсатор C1, а также резисторы R1 и R2 определяют диапазон автоподстройки частоты ГУН внутри микросхемы. Резистор R2 смещает минимальную частоту fmin ГУН выше от нуля. А соотношение между номиналами резисторов R1 и R2 определяет соотношение между максимальной и минимальной частотами — fmax/fmin, перестраиваемого выходного сигнала с ГУН.

Входы и выходы микросхемы

Вывод 4 — сигнальный выход ГУН, на нем в рабочем режиме меандр. Данный выход можно использовать для подачи сигнала к другим блокам проектируемого устройства.

Вывод 5 отвечает за включение и выключение ГУН. При подаче на данный вывод напряжения высокого уровня, микросхема отключится. При подаче напряжения низкого уровня (при подключении вывода 5 к общему проводу) — микросхема будет работать в штатном режиме.

Выводы 6 и 7. К ним подключается конденсатор C1 — это частотозадающий конденсатор ГУНа.

Вывод 8 — общий провод питания микросхемы.

Читайте также:  Как устроены и работают инфракрасные датчики движения

Резистор R1 – между выводом 11 и общим проводом. Резистор R2 – между выводом 12 и общим проводом. Это частотозадающие резисторы. Резистор R3 фильтра НЧ – к выводу 9 и выводу 2 или 13 (о разнице между ними будет сказано далее), конденсатор C2 фильтра НЧ – между выводом 9 и общим проводом.

Вывод 10 — выход усилителя-повторителя. Напряжение на нем в процессе работы микросхемы — это напряжение рассогласования, подаваемое на ФНЧ. Вывод 10 предназначен для того, чтобы напряжение рассогласования можно было при необходимости просто выделить без шунтирующего воздействия на конденсатор ФНЧ. К этому выводу допускается подключить резистор сопротивлением более 10 кОм.

Вывод 15 — на нем находится катод встроенного стабилитрона с напряжением стабилизации 5,6 вольт (напряжение стабилизации этого стабилитрона может быть иным, что зависит от производителя микросхемы). Данный стабилитрон можно при желании использовать в цепи питания микросхемы.

Вывод 16 — плюс питания микросхемы.

Входы и выходы фазовых компараторов ФК1 и ФК2

Меандр с выхода ГУН берется с вывода 4 и подается на вывод 3, присоединенный через усилитель-формирователь к входам фазовых компараторов ФК1 и ФК2. При желании сигнал с ГУН можно дополнительно пропустить через делитель частоты.

Вход 14 — сигнальный, на него и подается входной сигнал, с которым необходимо синхронизировать выходной сигнал на выходе ГУН.

В зависимости от характера входного сигнала, разработчик может выбрать, какой из фазовых компараторов использовать: ФК1 или ФК2, и к выбранному компаратору присоединить резистор ФНЧ (к выводу 2 или 13).

У фазового компаратора ФК2 есть индикаторный вывод 1, на нем появляется напряжение высокого уровня, когда сигналы максимально синхронизированы.

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы
Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

Особенность ФК2 в том, что он обрабатывает лишь положительные перепады подаваемых на него импульсов, и скважность импульсов поэтому не имеет значения.

Работа начинается с минимальной частоты fmin, возможности захвата гармоники центральной частоты нет. Обладает низкой помехоустойчивостью. В ФНЧ требуется конденсатор с малым током утечки.

ФК2 лучше подходит для использования в силовых схемах с LC-резонансом.

Выбор навесных компонентов

В качестве фильтра низкой частоты ФНЧ устанавливаются резистор R3 и конденсатор C2. Для корректной работы ФАПЧ, постоянна времени RC должна быть в десятки раз больше примерной частоты захвата ФАПЧ.

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

Как правило, частота захвата приблизительно известна разработчику, поэтому изначально задаются диапазоном автоподстройки частоты: fmin и fmax.

По первой номограмме определяют, с учетом напряжения питания микросхемы и требуемого fmin, величины R2 и С1. Затем, по второй номограмме, исходя из требуемого соотношения fmax/fmin подбирают R1.

Лучше предусмотреть возможность регулировки резисторов в схеме.

Ранее ЭлектроВести писали, как регулировать яркости светодиодов.

Как устроены и работают электронные датчики скорости для автомобилей

Автомобильные спидометры уже давно не ограничиваются в своем функционировании лишь механикой.

Сегодня для измерения скорости применяются электронные датчики скорости, считающие электрические импульсы при помощи оптоэлектронной или магниторезистивной схем.

Таким образом, современные датчики скорости — это датчики двух типов — оптоэлектронные и бестросовые (на базе магниторезистивного элемента).

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

К оптоэлектронному датчику механическое вращение передается от так называемого «тросика спидометра», идущего от коробки передач автомобиля, а уже внутри самого датчика, при помощи блока фотопрерывания, скорость вращения тросика преобразуется в электрические импульсы соответствующей частоты. Что же касается датчика бестросового, то его магниторезистивный элемент просто устанавливается в трансмиссию, поэтому тросик ему вообще не нужен.

Итак, оптоэлектронный датчик приводится в действие вращающимся тросом, идущим от ведомого вала коробки передач. На рисунке вы можете видеть конструкцию такого датчика.

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

Здесь вращающийся от приводного троса диск с прорезями пересекает рабочую зону фотопрерывателя, а электронная схема при этом считает импульсные сигналы, каждый из которых вырабатывается при прохождении очередной прорези диска через детектор. Очевидно, частота сигналов пропорциональна скорости вращения приводящего троса.

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

На схеме оптоэлектронного датчика видно, что импульсы снимаются с коллектора транзистора Tr1, причем данный транзистор будет открыт тогда, когда на фототранзистор в его базовой цепи сквозь прорезь будет попадать свет от светодиода.

Если же прорезь диска уйдет со своего места, и фототранзистор окажется отделен от светодиода зубцом, то транзистор Tr1 закроется, хотя светодиод по прежнему будет излучать свет. Так генерируются впадины и вершины импульсов на коллекторе транзистора Tr1, — это и есть сигналы, которые далее подсчитываются.

На этом рисунке приведена конструкция датчика на основе магниторезистивного элемента.

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

Приводная ось такого датчика сопрягается с ведомым валом коробки передач посредством шестерни. На данной оси закреплен многополюсный кольцевой магнит, формирующий при своем вращении изменяющийся с определенной скоростью магнитный поток для детектора.

Изменяющийся магнитный поток от вращающегося на оси магнита действует на измерительную схему, а именно — на ее магниторезистивный элемент, сопротивление которого изменяется под действием магнитного поля.

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

Изменяющееся сопротивление фиксируется мостовой схемой, в итоге за один оборот получается 20 импульсов. Поскольку резистивный элемент устроен так, что его сопротивление зависит от внешнего магнитного потока, то получается следующая схема работы элемента.

Когда магнитный поток, пронизывающий элемент под прямым углом, максимален — сопротивление резистивного элемента минимально и значит ток через него максимален, а когда направление магнитного потока параллельно току через элемент — сопротивление резистивного элемента максимально, и ток через него минимален.

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

Компаратор фиксирует разность падений напряжения на измерительном мосте, соответственно выходной транзистор закрывается и открывается при каждой смене полюсов магнита, вращающегося на оси датчика. Сигналы снимаются с коллектора выходного транзистора, их частота далее подсчитывается цифровой схемой.

Датчики того и другого типов при скорости 60 км/ч получают 637 оборотов в минуту, причем на каждый оборот приходится по 20 импульсов. Нетрудно подсчитать, что при скорости 80 км/ч оборотов у датчика будет 849,333 в минуту, и соответственно частота импульсов окажется равной 283,111 Гц. Так с помощью датчика скорости и измеряется скорость движения транспортного средства.

Электрооборудование автомобиля — состав, устройство и принцип действия

Фапч на cd4046

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой. Микросхема КГГ1 для устройств с удержанием резонанса — принцип работы.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты: Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ФАПЧ на CD4046

Микросхема 4046

Введение Система фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ представляет собой широко используемый своеобразный узел, который выпускается некоторыми фирмами в виде отдельной ИМС. ФАПЧ содержит фазовый детектор, усилитель и генератор, управляемый напряжением ГУН , и представляет собой сочетание аналоговой и цифровой техники.

Читайте также:  Дюралайт как современный инструмент рекламы

Мы вкратце рассмотрим применения ФАПЧ для тонального декодирования, демодуляции AM- и ЧМ-сигналов, умножения частоты, частотного синтеза, тактовой синхронизации сигналов в условиях помех например, в магнитной записи и восстановления сигналов.

Однако появление в настоящее время большого числа недорогих и простых в использовании устройств ФАПЧ позволяет быстро устранить первое препятствие для их широкого применения. Если устройство ФАПЧ правильно спроектировано и используется не на предельных параметрах, оно является таким же надежным схемным элементом, как операционный усилитель или триггер.

Схема фазовой автоподстройки частоты. Классическая схема ФАПЧ приведена на рис. Фазовый детектор сравнивает частоты двух входных сигналов и генерирует выходной сигнал, который является мерой их фазового рассогласования если, например, они различаются по частоте, то будет формироваться периодический выходной сигнал разностной частоты.

Если частоты fвх и fгун не равны друг другу, то сигнал фазового рассогласования после фильтрации и усиления будет воздействовать на ГУН, приближая частоту fгун к fвх. В нормальном режиме ГУН быстро производит «захват» частоты fвх, поддерживая постоянный фазовый сдвиг по отношению к входному сигналу.

Поскольку после фильтрации выходной сигнал фазового детектора представляет собой постоянное напряжение, а управляющий сигнал ГУН является мерой входной частоты, совершенно очевидно, что ФАПЧ можно применять для ЧМ-детектирования и тонального декодирования при цифровой передаче по телефонному каналу.

Выход ГУН формирует сигнал с частотой fвх; при этом он представляет собой «очищенную» копию сигнала fвх, который сам по себе может быть подвержен воздействию помех.

Поскольку выходной периодический сигнал ГУН может иметь любую форму треугольную, синусоидальную и т. При помощи этого счетчика получают частоту, кратную входной опорной частоте fax.

Это удобно для формирования тактовых импульсов, кратных сетевой частоте в интегрирующих преобразователях двухстадийные или с уравновешиванием заряда , с целью подавления сетевых помех. На основе подобных схем строятся также и частотные синтезаторы.

В настоящее время существуют два основных типа фазовых детекторов, которые иногда называют тип 1 итип 2.

Детектор типа 1 работает с аналоговыми или цифровыми сигналами прямоугольной формы, а детектор типа 2 оперирует цифровыми переключениями фронтами. Простейший фазовый детектор типа 1 цифровой — это вентиль Исключающее ИЛИ, схема которого приведена на рис.

Фазовый детектор типа 1 линейный имеет аналогичные фазовые характеристики, хотя он строится на основе «четырехквадратного» умножителя, известного также под названием «балансного смесителя».

Фазовые детекторы данного типа обладают высокой линейностью и используются для синхронного детектирования.

Фазовые детекторы типа 2 чувствительны только к относительному положению фронтов входного сигнала и сигнала на выходе ГУН, Как это показано на рис.

В зависимости от того, до или после возникновения фронта опорного сигнала появится фронт выходного сигнала ГУН, на выходе фазового компаратора будут формироваться импульсы опережения или отставания соответственно.

Длительность этих импульсов, как показано на рисунке, равна интервалу времени между фронтами соответствующих сигналов.

Во время действия импульсов опережения или отставания выходная схема соответственно отводит или отдает ток, а получаемое на выходе среднее напряжение зависит от разности фаз, как показано на рис.

Работа данной схемы совершенно не зависит от скважности входных сигналов в отличие от рассмотренной выше схемы фазового компаратора типа 1. Еще одно преимущество заключается в полном отсутствии выходного сигнала в случае, когда входные сигналы находятся в синхронизме.

Это означает, что на выходе отсутствуют «пульсации», из-за которых в фазовых детекторах типа 1 происходит периодическая фазовая модуляция. Приведем сравнительные характеристики двух основных типов фазовых детекторов: Таблица 1. Выходной сигнал детектора типа 1 всегда требует последующей фильтрации в контуре регулирования более подробно об этом см.

Таким образом, в ФАПЧ с детектором типа 1 контурный фильтр действует, как фильтр низкой частоты, сглаживающий логические сигналы полной амплитуды. При этом всегда присутствуют остаточные пульсации, результатом которых являются периодические фазовые колебания.

В схемах, где ФАПЧ используется для умножения или синтеза частот, это приводит к «боковой фазовой модуляции» выходного сигнала.

Детектор типа 2, напротив, формирует выходные импульсы только тогда, когда есть фазовое рассогласование между опорным сигналом и сигналом ГУН.

Если рассогласование отсутствует, выход детектора ведет себя как разомкнутая схема, а конденсатор контурного фильтра действует как запоминающее устройство, сохраняя напряжение, при котором ГУН поддерживает необходимую частоту.

Если изменится частота опорного сигнала, фазовый детектор сформирует последовательность коротких импульсов, которые зарядят или разрядят конденсатор до нового напряжения, необходимого для возврата ГУН в синхронизм.

Генераторы, управляемые напряжением. Важной составной частью систем фазовой автоподстройки является генератор, частотой которого можно управлять с выхода фазового детектора.

Другой интересный класс ГУН составляют генераторы с синусоидальным выходом , и т. Они генерируют чистый синусоидальный сигнал при искаженных входных сигналах. В табл. Таблица 2.

Например, можно использовать генератор радиочастоты с варактором диодом изменяемой емкости рис.

Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

Система фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ)

Новые книги Шпионские штучки: Новое и лучшее схем для радиолюбителей: Шпионские штучки и не только 2-е издание Arduino для изобретателей. Обучение электронике на 10 занимательных проектах Конструируем роботов.

Руководство для начинающих Компьютер в лаборатории радиолюбителя Радиоконструктор 3 и 4 Шпионские штучки и защита от них.

Сборник 19 книг Занимательная электроника и электротехника для начинающих и не только Arduino для начинающих: самый простой пошаговый самоучитель Радиоконструктор 1 Обновления Подавитель сотовой связи большой мощности.

Всем доброго времени суток. Читал есть микросхемы 74HC, 74HCT более современнее чем CD Листал гугл и яндекс.

CD4046BE, Генератор ФАПЧ (=КР1561ГГ1) [PDIP-16]

В статье исследуется актуальность создания аналого-цифровых преобразователей с фазовой автоподстройкой частоты, а также освещен результат разработки отдельных блоков схемы в интегральном представлении. На сегодняшний день в современной электронике аналогово-цифровые преобразователи являются очень распространёнными функциональными узлами.

Сфера их использования весьма широка и включает в себя как бытовую электронику контроллеры стиральных машин, цифровые фотоаппараты , так и промышленную и военную электронику. Подавляющее большинство приложений используют преобразователи низкой бит или средней бит разрешающей способности.

Лидерами в этой области производства представлена широкая гамма недорогих аналого-цифровых и цифроаналоговых приборов, представленных в виде модуля как правило, стандарта cPCI или модуля с популярным интерфейсом RS, RS, Ethernet. Они могут использовать готовые приборы или встраивать в свою схему соответствующие микросхемы.

Электронная промышленность обеспечивает рынок микросхемами преобразователей высокой разрядности, а ведущие приборостроительные фирмы готовыми устройствами как аналого-цифровых, так и цифроаналоговых преобразователей.

К несчастью, во многих приложениях использование готовых приборов весьма проблематично, вследствие несоответствия размеров, а также высокой стоимости производства. Именно поэтому, на сегодняшний день, актуальна проблема разработки дешёвого и прецизионного АЦП с высоким разрешением и низким уровнем собственных шумов.

Функциональный генератор сигналов точной частоты

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector