رقاقة 4046 (K564GG1) للأجهزة مع الاحتفاظ بالرنين - مبدأ العملية

عند إنشاء جهاز إلكتروني يعمل بالطاقة مع الاحتفاظ بالرنين في دائرة LC ، تم تصميم دائرة تحكم الرنين لمزامنة التذبذبات المستلمة مع نبضات التحكم الواردة من السائق.

تتمثل مهمة وحدة التحكم هذه في الحفاظ على التذبذبات الرنانة في دارة LC من خلال إثارة ذلك في الوقت المناسب من خلال التذبذبات الخاصة بها. لتحقيق ذلك ، تحتاج وحدة التحكم إلى تلقي إشارة من الدائرة من الدائرة التي تحتوي على بيانات عن التردد الحالي ومرحلة التذبذبات الحرة فيه ، وبعد ذلك ، بالاعتماد على هذه البيانات ، تحافظ على مرحلة السائق بالتزامن مع هذه الترددات والمرحلة ، ثم الرنين في الدائرة سيتم حفظها تلقائيا.

لإنشاء وحدة تحكم كهذه ، تكون شريحة CD4046 أو نظيرتها المحلية K564GG1 مناسبة. دعونا نلقي نظرة على جهاز هذه الدائرة الصغيرة ، والغرض من استنتاجاتها ومخطط اتصال المكونات المركبة ، لفهم ما تتعامل معه إذا لزم الأمر.

تتيح لك هذه الشريحة تنظيم حلقة PLL - حلقة مغلقة بسهولة. لإنشاء PLL ، يتم استخدام ثلاث كتل ضرورية موجودة داخل الدائرة المصغرة: جهاز VCO - مذبذب يتحكم في الجهد ، ومقارن طور FC - ومرشح تمرير منخفض LPF.

المدمج في الدائرة الصغرى ، يولد VCO سلسلة من النبضات المستطيلة بحشوة 50 ٪ ، أي موجة مربعة نقية يعتمد ترددها الأولي على معلمات دائرتي RC: R1C1 و R2C2 متصلا بها خارج الدائرة الصغرى ، والسعة في هذه الحالة قريبة من الجهد الكهربائي للتيار الكهربائي يو +.

مبدأ التشغيل PLL

يتم توفير زعنفة إشارة الدخل الخارجي إلى الدائرة الدقيقة ، في الواقع ، إلى أحد مدخلات جهاز مقارنة الطور FC (FC1 أو FC2 - الذي يحدده المطور) بداخله. يتم تغذية التعرج الذي يتم إنتاجه بواسطة VCO في نفس الوقت إلى مدخلات FC الثانية. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على إشارة مستطيلة عند إخراج FC ، ومدة النبضة التي تعتمد على الفرق بين النبضات من VCO والنبضات الخارجية في كل لحظة من الزمن.

في الواقع ، تتناسب مدة نبضات الخرج مع FC مع اختلاف الطور الخاص بالإشارتين المقارنتين. الحقيقة هي أن عنصر المنطق الحصري أو OR يستخدم غالبًا كـ FC ، وهذا يعني أنه عند إخراج FC سيكون هناك مستوى جهد عالي فقط إذا كان هناك فرق بين الإشارات ، وإذا لم يكن هناك فرق ، فسيكون الناتج من FC منخفضًا مستوى الجهد أو حالة غير نشط.

من إخراج FC ، يتم تغذية الإشارة إلى مرشح تمرير منخفض ، وهو عبارة عن دارة RC بسيطة ، حيث يتم الحصول على جهد عدم تناسق نابض ، يكون مستوى التموج متناسباً مع اختلاف الإشارات (من VCO الداخلي ويتم توفيره للدائرة الدقيقة من الخارج) ، في الواقع - فرق الطور .

يتم تغذية الجهد غير المطابق الذي تم الحصول عليه من مكثف LPF مباشرة إلى دخل VCO ، واعتمادًا على متوسط ​​قيمته ، سيتم ضبط تردد VCO تلقائيًا بحيث يقترب تردد التعرج في مصدر الخرج من تردد الإشارة الخارجية الواردة من خارج الدائرة المصغرة. عند الوصول إلى هذا الموقف ، سيكون متوسط ​​الجهد عبر المكثف للمرشح منخفض التمرير هو الأصغر - وهذا مؤشر على بداية التقارب الأقصى للإشارتين في التردد والطور. عند التقاط الإشارة ، ستظل مثبتة بواسطة حلقة PLL.

حدود إعادة تنظيم VCO

كما فهمت بالفعل ، فإن تردد VCO قادر على التوليف ضمن نطاق معين من الضبط التلقائي. يتم تعيين هذا النطاق بواسطة المكونات الخارجية للرقاقة. ويتم تحديد سرعة رد الفعل لنظام PLL من خلال وقت ثابت LFF (القيم C2 و R3).لهذا السبب ، يجب أن تقترب بصرامة من اختيار المكونات المركبة للرقاقة.

يحدد جهد التيار الكهربائي الخاص بالدائرة الصغيرة ، والمكثف C1 ، وكذلك المقاومات R1 و R2 نطاق الضبط الذاتي بتردد VCO داخل الدائرة المصغرة. تحيز المقاوم R2 الحد الأدنى لتردد التردد من VCO أعلى من الصفر. وتحدد النسبة بين قيم المقاومات R1 و R2 النسبة بين الحد الأقصى والترددات الدنيا - fmax / fmin ، إشارة خرج قابلة للضبط من VCO.

رقاقة المدخلات والمخرجات

الاستنتاج 4 - خرج إشارة من VCO ، عليه في وضع العمل التعرج. يمكن استخدام هذا الإخراج لتزويد إشارة إلى كتل أخرى من الجهاز المصمم.

Pin 5 هو المسؤول عن تشغيل VCO وإيقاف تشغيله. عندما يتم تطبيق الجهد العالي المستوى لهذا الإخراج ، سيتم إيقاف تشغيل الدائرة الدقيقة. عند تطبيق مستوى جهد كهربي منخفض (عند توصيل الدبوس 5 بالسلك المشترك) - ستعمل الدائرة الصغيرة كالمعتاد.

الاستنتاجان 6 و 7. يتصل المكثف C1 بهما - وهذا هو مكثف ضبط التردد في VCO.

الاستنتاج 8 - سلك الطاقة المشترك للرقاقة.

المقاوم R1 بين المحطة 11 والسلك المشترك. R2 المقاوم - بين المحطة 12 والسلك المشترك. هذه هي مقاومات تحديد التردد. يتم توصيل المقاوم مرشح تمرير منخفض R3 إلى محطة 9 والمحطة 2 أو 13 (سيتم مناقشة الفرق بينهما في وقت لاحق) ، مكثف مرشح تمرير منخفض C2 بين محطة 9 والسلك المشترك.

دبوس 10 هو خرج مكبر للصوت مكرر. الجهد على ذلك خلال تشغيل الدائرة الدقيقة هو الجهد غير متطابق المقدمة إلى مرشح تمرير منخفض. تم تصميم الاستنتاج 10 بحيث يمكن عزل الجهد الكهربي للتطابق بسهولة ، إذا لزم الأمر ، دون تحويل مكثف LPF. لهذا الاستنتاج ، يُسمح بتوصيل المقاوم بمقاومة تزيد عن 10 كيلو أوم.

الاستنتاج 15 - عليه هو الكاثود من الصمام الثنائي زينر مع الجهد استقرار 5.6 فولت (قد يكون الجهد استقرار من هذا الصمام الثنائي زينر ، وهذا يتوقف على الشركة المصنعة للرقاقة). يمكن اختياريا استخدام هذا الصمام الثنائي زينر في دائرة الطاقة من رقاقة.

الاستنتاج 16 - بالإضافة إلى قوة رقاقة.

المدخلات والمخرجات من المرحلة المقارنة FC1 و FC2

يتم أخذ التعرق الناتج من إخراج VCO من المطراف 4 ويتم تغذيته إلى المطراف 3 ، ويتم توصيله من خلال مشكل مضخم إلى مدخلات مقارنات الطور FC1 و FC2. إذا رغبت في ذلك ، يمكن تمرير الإشارة من VCO اختيارياً عبر مقسم التردد.

الإدخال 14 هو إدخال إشارة ، ويتم تغذية إشارة الإدخال ، والتي من الضروري مزامنة إشارة الإخراج عند إخراج VCO. اعتمادًا على طبيعة إشارة الإدخال ، يمكن للمطور اختيار أي من مقارنات الطور لاستخدامه: FC1 أو FC2 ، وإرفاق المقاوم مرشح تمرير منخفض إلى المقارنة المحددة (دبوس 2 أو 13). يشتمل جهاز مقارنة الطور FC2 على طرف مؤشر 1 ، ويظهر جهد عالي المستوى عند مزامنة الإشارات إلى أقصى حد.

تتمثل إحدى ميزات FC1 في أنها عنصر منطقي بسيط أو خاص ، وأن جودة تشغيلها تعتمد على معلمات مرشح تمرير منخفض في الإخراج الخاص به. يبدأ العمل بتردد مركزي f0 = (fmax-fmin) / 2 ، ومن الممكن التقاط التوافقيات الخاصة بتردد المركز. لديها مناعة ضوضاء عالية.

خصوصية FC2 هو أنه يعالج فقط الاختلافات الإيجابية للنبضات الموردة إليه ، وبالتالي فإن دورة عمل النبضات ليست مهمة. يبدأ العمل مع الحد الأدنى من التردد fmin ، لا توجد إمكانية لالتقاط التوافقيات من التردد المركزي. لديها مناعة منخفضة الضوضاء. في مرشح تمرير منخفض ، مطلوب مكثف مع انخفاض تسرب الحالي. FC2 هو الأنسب للاستخدام في دوائر الطاقة مع الرنين LC.

اختيار المرفقات

كمرشح تمرير منخفض للمرشح منخفض التمرير ، يتم تثبيت المقاوم R3 ومكثف C2. لكي يعمل PLL بشكل صحيح ، يجب أن يكون ثابت وقت RC أكبر بعشرات المرات من تردد الالتقاط PLL التقريبي.

كقاعدة عامة ، يكون تردد الالتقاط معروفًا تقريبًا للمطور ، لذلك ، يتم تعيينه مبدئيًا بواسطة نطاق الضبط التلقائي للتردد: fmin و fmax. يحدد الرسم التخطيطي الأول ، مع الأخذ في الاعتبار الجهد الكهربائي للإمداد من الدائرة الدقيقة و fmin المطلوبة ، قيم R2 و C1.بعد ذلك ، وفقًا للرسم البياني الثاني ، استنادًا إلى النسبة المطلوبة fmax / fmin ، يتم اختيار R1. من الأفضل توفير القدرة على ضبط المقاومات في الدائرة.