Chip 4046 (K564GG1) für Geräte mit Resonanzretention - das Funktionsprinzip

Bei der Erzeugung eines leistungselektronischen Geräts mit Resonanzretention im LC-Schaltkreis ist ein Resonanzsteuerkreis so ausgelegt, dass die empfangenen Schwingungen mit den vom Treiber kommenden Steuerimpulsen synchronisiert werden.

Die Aufgabe dieses Reglers besteht darin, Resonanzschwingungen im LC-Kreis zu halten, indem er mit seinen eigenen Schwingungen rechtzeitig angeregt wird. Um dies zu erreichen, muss die Steuerung ein Signal von der Schleife von der Schaltung empfangen, die Daten über die aktuelle Frequenz und Phase der freien Schwingungen enthält, wonach die Treiberstufe unter Verwendung dieser Daten synchron mit dieser Frequenz und Phase und dann der Resonanz gehalten wird in der Schaltung wird automatisch gespeichert.

Um einen solchen Controller zu bauen, ist der CD4046-Chip oder sein inländisches Gegenstück K564GG1 geeignet. Schauen wir uns das Gerät dieser Mikroschaltung, den Zweck ihrer Schlussfolgerungen und das Anschlussdiagramm der montierten Komponenten an, um gegebenenfalls zu verstehen, womit Sie es zu tun haben.

Mit diesem Chip können Sie auf einfache Weise einen PLL-Phasenregelkreis organisieren. Zum Aufbau einer PLL werden drei notwendige Blöcke verwendet, die sich innerhalb der Mikroschaltung befinden: ein spannungsgesteuerter VCO-Oszillator, ein FC-Phasenkomparator und ein LPF-Tiefpassfilter.

Der in die Mikroschaltung eingebaute VCO erzeugt eine Folge von Rechteckimpulsen mit einer Abdeckung von 50%, dh einen reinen Mäander, dessen Anfangsfrequenz von den Parametern zweier RC-Schaltungen abhängt: R1C1 und R2C2, die außerhalb der Mikroschaltung mit ihr verbunden sind, und die Amplitude liegt in diesem Fall nahe an der Versorgungsspannung der Mikroschaltung U +.

PLL-Funktionsprinzip

Die externe Eingangssignalflosse wird der Mikroschaltung tatsächlich einem der Eingänge des Phasenkomparators FC (FC1 oder FC2 - der Entwickler wählt) darin zugeführt. Ein vom VCO erzeugter Mäander wird gleichzeitig dem zweiten FC-Eingang zugeführt. Infolgedessen wird am FC-Ausgang ein Rechtecksignal erhalten, dessen Impulsdauer von der Differenz zwischen den Impulsen vom VCO und den externen Impulsen zu jedem Zeitpunkt abhängt.

Tatsächlich ist die Dauer der Ausgangsimpulse mit der FC proportional zur Phasendifferenz der beiden verglichenen Signale. Tatsache ist, dass das Exklusiv-ODER-Logikelement häufig als FC verwendet wird. Dies bedeutet, dass am FC-Ausgang nur dann ein hoher Spannungspegel anliegt, wenn zwischen den Signalen ein Unterschied besteht, und wenn kein Unterschied besteht, ist der Ausgang des FC niedrig Spannungspegel oder inaktiver Zustand.

Vom Ausgang des FC wird das Signal einem Tiefpassfilter zugeführt, bei dem es sich um eine einfache RC-Schaltung handelt, auf deren Kondensator eine pulsierende Fehlanpassungsspannung erhalten wird, wobei der Welligkeitspegel proportional zur Differenz der beiden Signale ist (vom internen VCO und von außen der Mikroschaltung zugeführt), nämlich der Phasendifferenz .

Die am LPF-Kondensator erhaltene Fehlanpassungsspannung wird sofort zum VCO-Eingang zurückgeführt, und abhängig von ihrem Durchschnittswert wird die VCO-Frequenz automatisch so eingestellt, dass sich die Frequenz des Mäanders an seinem Ausgang der Frequenz des externen Signals nähert, das von der Außenseite der Mikroschaltung kommt. In einer solchen Situation ist die durchschnittliche Spannung am Kondensator des Tiefpassfilters am kleinsten - dies ist ein Zeichen für die maximale Konvergenz der beiden Signale in Frequenz und Phase. Wenn das Signal auf diese Weise erfasst wird, wird es weiterhin von der PLL-Schleife gehalten.

Die Grenzen der Reorganisation des VCO

Wie Sie bereits verstanden haben, kann die VCO-Frequenz innerhalb eines bestimmten Bereichs der automatischen Abstimmung eingestellt werden. Dieser Bereich wird durch die externen Komponenten des Chips festgelegt. Die Reaktionsgeschwindigkeit des PLL-Systems wird durch die Zeitkonstante des LFF (Werte C2 und R3) bestimmt.Aus diesem Grund sollten Sie sich strikt der Auswahl der montierten Komponenten des Chips nähern.

Die Versorgungsspannung der Mikroschaltung, des Kondensators C1 sowie der Widerstände R1 und R2 bestimmen den Selbstabstimmungsbereich der VCO-Frequenz innerhalb der Mikroschaltung. Der Widerstand R2 spannt die minimale Frequenz fmin des VCO über Null vor. Und das Verhältnis zwischen den Werten der Widerstände R1 und R2 bestimmt das Verhältnis zwischen der maximalen und der minimalen Frequenz - fmax / fmin, abstimmbares Ausgangssignal vom VCO.

Chip Ein- und Ausgänge

Schlussfolgerung 4 - Signalausgang des VCO, darauf im Arbeitsmodus der Mäander. Dieser Ausgang kann verwendet werden, um ein Signal an andere Blöcke des entworfenen Geräts zu liefern.

Pin 5 ist für das Ein- und Ausschalten des VCO verantwortlich. Wenn an diesen Ausgang eine hohe Spannung angelegt wird, schaltet sich die Mikroschaltung aus. Beim Anlegen eines Niederspannungspegels (beim Anschließen von Pin 5 an das gemeinsame Kabel) arbeitet die Mikroschaltung im normalen Modus.

Schlussfolgerungen 6 und 7. Der Kondensator C1 ist mit ihnen verbunden - dies ist der Frequenzeinstellkondensator des VCO.

Schlussfolgerung 8 - das gemeinsame Stromkabel des Chips.

Der Widerstand R1 befindet sich zwischen Klemme 11 und dem gemeinsamen Draht. Widerstand R2 - zwischen Klemme 12 und dem gemeinsamen Draht. Dies sind Frequenzeinstellwiderstände. Widerstand R3 des Tiefpassfilters - zu Pin 9 und Pin 2 oder 13 (der Unterschied zwischen ihnen wird später diskutiert) befindet sich der Kondensator C2 des Tiefpassfilters zwischen Pin 9 und dem gemeinsamen Draht.

Pin 10 ist der Ausgang des Repeater-Verstärkers. Die Spannung während des Betriebs der Mikroschaltung ist die Fehlanpassungsspannung, die dem Tiefpassfilter zugeführt wird. Schlussfolgerung 10 ist so ausgelegt, dass die Fehlanpassungsspannung bei Bedarf leicht isoliert werden kann, ohne den LPF-Kondensator zu überbrücken. Zu diesem Schluss ist es zulässig, einen Widerstand mit einem Widerstand von mehr als 10 kOhm anzuschließen.

Schlussfolgerung 15 - Darauf befindet sich die Kathode der eingebauten Zenerdiode mit einer Stabilisierungsspannung von 5,6 Volt (die Stabilisierungsspannung dieser Zenerdiode kann je nach Hersteller des Chips unterschiedlich sein). Diese Zenerdiode kann optional im Stromkreis des Chips verwendet werden.

Fazit 16 - plus die Leistung des Chips.

Ein- und Ausgänge der Phasenkomparatoren FC1 und FC2

Der Mäander vom Ausgang des VCO wird von Klemme 4 genommen und Klemme 3 zugeführt, die über einen Verstärkerformer mit den Eingängen der Phasenkomparatoren FC1 und FC2 verbunden ist. Falls gewünscht, kann das Signal vom VCO optional durch einen Frequenzteiler geleitet werden.

Der Eingang 14 ist ein Signaleingang, dem ein Eingangssignal zugeführt wird, mit dem das Ausgangssignal am Ausgang des VCO synchronisiert werden muss. Abhängig von der Art des Eingangssignals kann der Entwickler auswählen, welcher der Phasenkomparatoren verwendet werden soll: FC1 oder FC2, und einen Tiefpassfilterwiderstand an den ausgewählten Komparator anschließen (an Pin 2 oder 13). Der Phasenkomparator FC2 hat einen Anzeigestift 1, an dem eine hohe Spannung anliegt, wenn die Signale maximal synchronisiert sind.

Die Besonderheit von FC1 besteht darin, dass es sich um ein einfaches Exklusiv-ODER-Logikelement handelt und die Qualität seines Betriebs von den Parametern des Tiefpassfilters an seinem Ausgang abhängt. Die Arbeit beginnt mit der Mittenfrequenz f0 = (fmax-fmin) / 2. Es ist möglich, die Harmonischen der Mittenfrequenz zu erfassen. Es hat eine hohe Störfestigkeit.

Die Besonderheit von FC2 besteht darin, dass es nur die positiven Differenzen der ihm zugeführten Impulse verarbeitet und daher das Tastverhältnis der Impulse keine Rolle spielt. Die Arbeit beginnt mit der Mindestfrequenz fmin, es gibt keine Möglichkeit, die Harmonischen der Mittenfrequenz zu erfassen. Es hat eine geringe Störfestigkeit. Im Tiefpassfilter ist ein Kondensator mit geringem Leckstrom erforderlich. FC2 ist besser für den Einsatz in Stromkreisen mit LC-Resonanz geeignet.

Auswahl der Anhänge

Als Tiefpassfilter des Tiefpassfilters sind ein Widerstand R3 und ein Kondensator C2 installiert. Damit die PLL korrekt funktioniert, muss die RC-Zeitkonstante zehnmal größer sein als die ungefähre PLL-Erfassungsfrequenz.

In der Regel ist die Erfassungsfrequenz dem Entwickler ungefähr bekannt, daher werden sie anfänglich durch den Frequenz-Auto-Tuning-Bereich eingestellt: fmin und fmax. Das erste Nomogramm bestimmt unter Berücksichtigung der Versorgungsspannung der Mikroschaltung und der erforderlichen fmin die Werte von R2 und C1.Dann wird gemäß dem zweiten Nomogramm basierend auf dem erforderlichen Verhältnis fmax / fmin R1 ausgewählt. Es ist besser, die Möglichkeit bereitzustellen, die Widerstände in der Schaltung einzustellen.