锁相环的CD4046应用分析 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/23 20:06:23星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

图5

CD4046锁相环采用的是RC型压控振荡器,必须外接电容C1和电阻R1作为充放电元件。当PLL对跟踪的输入信号的频率宽度有要求时还需要外接电阻R2。由于VCO是一个电流控制振荡器,对定时电容C1的充电电流与从9脚输入的控制电压成正比,使VCO的振荡频率亦正比于该控制电压。当VCO控制电压为0时,其输出频率最低;当输入控制电压等于电源电压VDD时,输出频率则线性地增大到最高输出频率。VCO振荡频率的范围由R1、R2和C1决定。由于它的充电和放电都由同一个电容C1完成,故它的输出波形是对称方波。一般规定CD4046的最高频率为1.2MHz(VDD=15V),若VDD<15V,则fmax要降低一些。

CD4046内部还有线性放大器和整形电路,可将14脚输入的100mV左右的微弱输入信号变成方波或脉冲信号送至两相位比较器。源跟踪器是增益为1的放大器,VCO的输出电压经源跟踪器至10脚作FM解调用。齐纳二极管可单独使用,其稳压值为5V,若与TTL电路匹配时,可用作辅助电源。

综上所述,CD4046工作原理如下:输入信号 Ui从14脚输入后,

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经放大器A1进行放大、整形后加到相位比较器Ⅰ、Ⅱ的输入端,图3开关K拨至2脚,则比较器Ⅰ将从3脚输入的比较信号Uo与输入信号Ui作相位比较,从相位比较器输出的误差电压UΨ则反映出两者(输入信号Ui和比较信号U0)的相位差。UΨ经R3、R4及C2滤波后得到一控制电压Ud加至压控振荡器VCO的输入端9脚(VCO控制端),调整VCO的振荡频率f2,使f2迅速逼近信号频率f1。VCO的输出又经除法器再进入相位比较器Ⅰ,继续与Ui进行相位比较,最后使得f2=f1,两者的相位差为一定值,实现了相位锁定。若开关K拨至13脚,则相位比较器Ⅱ工作,过程与上述相同,不再赘述。下面介绍CD4046典型应用电路。

图6

图6是用CD4046的VCO组成的方波发生器,当其9脚(VCO控制端)输入端固定接电源时,电路即起基本方波振荡器的作用。振荡器的充、放电电容C1接在6脚与7脚之间,调节电阻R1阻值即可调整振荡器振荡频率,振荡方波信号从4脚(VCO输出端)输出。按图示数值,振荡频率变化范围在20Hz至2kHz。

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如果由载频为10kHz组成的调频信号,用400Hz音频信号调制,假如调频信号的总振幅小于400mV时,用CD4046时则应经放大器放大后用交流耦合到锁相环的14脚输入端环路的相位比较器采用比较器Ⅰ,因为需要锁相环系统中的中心频率f0等于调频信号的载频,这样会引起压控振荡器输出与输入信号输入间产生不同的相位差,从而在压控振荡器输入端产生与输入信号频率变化相应的电压变化,这个电压变化经源跟随器隔离后在压控振荡器的解调输出端10脚输出解调信号。当VDD为10V,R1为10kΩ,C1为100pF时,锁相环路的捕捉范围为±0.4kHz。解调器输出幅度取决于源跟随器外接电阻R3值的大小。

图8

图8用CD4046与BCD加法计数器CD4518构成的100倍频电路。刚开机时,f2可能不等于f1,假定f2

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最后达到f2/N=f1,并且f2与f1的相位差Δφ=0°。,进入锁定状态。如果此后f1又发生变化,锁相环能再次捕获f1,使f2与f1相位锁定。

参考文献:

【1】 高贺 《Protel 99 SE 仿真实例——典型锁相环回路的仿真》 走

进仿真世界 2007年.01总第532期

【2】 宁波大学师院 张卫强 《高精度锁相环调频电路》维普资讯 【3】张肃文 《高频电子线路》 北京 高等教育出版社

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