Chip 4046 (K564GG1) para dispositivos con retención de resonancia: el principio de funcionamiento

Al crear un dispositivo electrónico de potencia con retención de resonancia en el circuito LC, un circuito controlador resonante está diseñado para sincronizar las oscilaciones recibidas con los pulsos de control provenientes del controlador.

La tarea de este controlador es mantener las oscilaciones resonantes en el circuito LC excitándolo a tiempo con sus propias oscilaciones. Para lograr esto, el controlador necesita recibir una señal del bucle del circuito que contiene datos sobre la frecuencia actual y la fase de oscilaciones libres en él, después de lo cual, basándose en estos datos, mantiene la etapa del controlador en sincronización con estas frecuencias y fases, luego la resonancia en el circuito se guardará automáticamente.

Para construir dicho controlador, es adecuado el chip CD4046 o su contraparte doméstica K564GG1. Veamos el dispositivo de este microcircuito, el propósito de sus conclusiones y el diagrama de conexión de los componentes montados, para comprender, si es necesario, a qué se enfrenta.

Este chip le permite organizar fácilmente un PLL - bucle de fase bloqueada. Para construir un PLL, se utilizan tres bloques necesarios ubicados dentro del microcircuito: un oscilador controlado por voltaje VCO, un comparador de fase FC y un filtro de paso bajo LPF.

Integrado en el microcircuito, el VCO genera una secuencia de pulsos rectangulares con una cobertura del 50%, es decir, un meandro puro cuya frecuencia inicial depende de los parámetros de dos circuitos RC: R1C1 y R2C2 conectados a él fuera del microcircuito, y la amplitud en este caso está cerca del voltaje de alimentación del microcircuito U +.

Principio de funcionamiento de PLL

La aleta de señal de entrada externa se suministra al microcircuito, de hecho, a una de las entradas del comparador de fase FC (FC1 o FC2 - el desarrollador selecciona) dentro de él. Un meandro producido por el VCO se alimenta simultáneamente a la segunda entrada FC. Como resultado, se obtiene una señal rectangular en la salida FC, cuya duración del pulso depende de la diferencia entre los pulsos del VCO y los pulsos externos en cada momento del tiempo.

De hecho, la duración de los pulsos de salida con el FC es proporcional a la diferencia de fase de las dos señales comparadas. El hecho es que en el papel de FC, el elemento lógico "OR exclusivo" se usa a menudo, esto significa que en la salida del FC habrá un alto nivel de voltaje solo si hay una diferencia entre las señales, y si no hay diferencia, entonces la salida del FC será baja nivel de voltaje o estado inactivo.

Desde la salida del FC, la señal se alimenta a un filtro de paso bajo, que es un circuito RC simple, en cuyo condensador se obtiene un voltaje de desajuste pulsante, siendo el nivel de ondulación proporcional a la diferencia de las dos señales (desde el VCO interno y suministrado al microcircuito desde el exterior), de hecho, la diferencia de fase .

El voltaje de falta de coincidencia obtenido en el condensador LPF se retroalimenta inmediatamente a la entrada de VCO, y dependiendo de su valor promedio, la frecuencia de VCO se sintonizará automáticamente para que la frecuencia del meandro en su salida se acerque a la frecuencia de la señal externa que proviene del exterior del microcircuito. Al llegar a tal situación, el voltaje promedio a través del condensador del filtro de paso bajo será el más pequeño, esto es un signo de la convergencia máxima de las dos señales en frecuencia y fase. Cuando la señal es capturada de esta manera, continuará siendo retenida por el bucle PLL.

Los límites de la reorganización del VCO

Como ya entendió, la frecuencia VCO es capaz de sintonizarse dentro de un cierto rango de autoajuste. Este rango lo establecen los componentes externos del chip. Y la velocidad de reacción del sistema PLL está determinada por la constante de tiempo del NPF (valores C2 y R3).Por esta razón, debe abordar estrictamente la elección de los componentes montados del chip.

La tensión de alimentación del microcircuito, el condensador C1, así como las resistencias R1 y R2 determinan el rango de autoajuste de frecuencia VCO dentro del microcircuito. La resistencia R2 sesga la frecuencia mínima fmin del VCO por encima de cero. Y la relación entre los valores de las resistencias R1 y R2 determina la relación entre las frecuencias máximas y mínimas: fmax / fmin, señal de salida sintonizable del VCO.

Chip de entradas y salidas

Conclusión 4 - salida de señal del VCO, en él en el modo de trabajo el meandro. Esta salida se puede usar para suministrar una señal a otros bloques del dispositivo diseñado.

El pin 5 es responsable de encender y apagar el VCO. Cuando se aplica un voltaje de alto nivel a esta salida, el microcircuito se apagará. Al aplicar un nivel de bajo voltaje (al conectar el pin 5 al cable común), el microcircuito funcionará como de costumbre.

Conclusiones 6 y 7. El condensador C1 está conectado a ellos: este es el condensador de ajuste de frecuencia del VCO.

Conclusión 8: el cable de alimentación común del chip.

La resistencia R1 está entre el terminal 11 y el cable común. Resistencia R2: entre el terminal 12 y el cable común. Estas son resistencias de ajuste de frecuencia. Resistencia R3 del filtro de paso bajo: al pin 9 y pin 2 o 13 (la diferencia entre ellos se discutirá más adelante), el condensador C2 del filtro de paso bajo está entre el pin 9 y el cable común.

El pin 10 es la salida del amplificador repetidor. El voltaje en él durante la operación del microcircuito es el voltaje de desajuste suministrado al filtro de paso bajo. La conclusión 10 está diseñada para que el voltaje de desajuste pueda, si es necesario, aislarse fácilmente sin derivar el condensador LPF. A esta conclusión, se permite conectar una resistencia con una resistencia de más de 10 kOhm.

Conclusión 15: en él está el cátodo del diodo zener incorporado con un voltaje de estabilización de 5.6 voltios (el voltaje de estabilización de este diodo zener puede ser diferente, dependiendo del fabricante del chip). Este diodo zener se puede usar opcionalmente en el circuito de alimentación del chip.

Conclusión 16: más la potencia del chip.

Entradas y salidas de comparadores de fase FC1 y FC2

El meandro de la salida del VCO se toma del terminal 4 y se alimenta al terminal 3, conectado a través de un amplificador-formador a las entradas de los comparadores de fase FC1 y FC2. Si lo desea, la señal del VCO se puede pasar opcionalmente a través de un divisor de frecuencia.

La entrada 14 es una entrada de señal, y se le envía una señal de entrada, con la cual es necesario sincronizar la señal de salida en la salida del VCO. Dependiendo de la naturaleza de la señal de entrada, el desarrollador puede elegir qué comparador de fase usar: FC1 o FC2, y conectar una resistencia LPF al comparador seleccionado (al pin 2 o 13). El comparador de fase FC2 tiene un terminal indicador 1, aparece un voltaje de alto nivel cuando las señales están sincronizadas al máximo.

Una característica de FC1 es que es un elemento lógico OR exclusivo y simple, y la calidad de su funcionamiento depende de los parámetros del filtro de paso bajo en su salida. El trabajo comienza con la frecuencia central f0 = (fmax-fmin) / 2, es posible capturar los armónicos de la frecuencia central. Tiene alta inmunidad al ruido.

La peculiaridad de FC2 es que procesa solo las diferencias positivas de los pulsos que se le suministran y, por lo tanto, el ciclo de trabajo de los pulsos no importa. El trabajo comienza con una frecuencia mínima fmin, no hay posibilidad de capturar los armónicos de la frecuencia central. Tiene baja inmunidad al ruido. En el filtro de paso bajo, se requiere un condensador con una baja corriente de fuga. FC2 es más adecuado para su uso en circuitos de potencia con resonancia LC.

Selección de archivos adjuntos

Como filtro de paso bajo del filtro de paso bajo, se instalan una resistencia R3 y un condensador C2. Para que el PLL funcione correctamente, la constante de tiempo RC debe ser diez veces mayor que la frecuencia de captura aproximada de PLL.

Como regla general, la frecuencia de captura es aproximadamente conocida por el desarrollador, por lo tanto, inicialmente se establecen por el rango de ajuste automático de frecuencia: fmin y fmax. El primer nomograma determina, teniendo en cuenta la tensión de alimentación del microcircuito y el fmin requerido, los valores de R2 y C1.Luego, de acuerdo con el segundo nomograma, basado en la relación requerida fmáx / fmín, se selecciona R1. Es mejor proporcionar la capacidad de ajustar las resistencias en el circuito.