Chip 4046 (K564GG1) per dispositivi con ritenzione di risonanza - il principio di funzionamento

Quando si crea un dispositivo elettronico di potenza con ritenzione di risonanza nel circuito LC, un circuito di controllo risonante è progettato per sincronizzare le oscillazioni ricevute con gli impulsi di controllo provenienti dal driver.

Il compito di questo controller è di mantenere le oscillazioni risonanti nel circuito LC eccitandolo in tempo con le proprie oscillazioni. Per raggiungere questo obiettivo, il controller deve ricevere un segnale dal circuito dal circuito contenente i dati sulla frequenza corrente e la fase delle oscillazioni libere in esso, dopodiché, basandosi su questi dati, mantenere lo stadio del driver in sincronizzazione con tali frequenza e fase, quindi la risonanza nel circuito verrà automaticamente salvato.

Per costruire un tale controller, è adatto il chip CD4046 o la sua controparte domestica K564GG1. Diamo un'occhiata al dispositivo di questo microcircuito, allo scopo delle sue conclusioni e allo schema di collegamento dei componenti montati, al fine di capire di cosa hai bisogno se necessario.

Questo chip consente di organizzare facilmente un circuito PLL - loop a fase bloccata. Per costruire un PLL, vengono utilizzati tre blocchi necessari che si trovano all'interno del microcircuito: un VCO - oscillatore controllato in tensione, un comparatore di fase FC e un filtro passa-basso LPF.

Incorporato nel microcircuito, il VCO genera una sequenza di impulsi rettangolari con una copertura del 50%, ovvero un meandro puro la cui frequenza iniziale dipende dai parametri di due circuiti RC: R1C1 e R2C2 collegati ad esso al di fuori del microcircuito e l'ampiezza in questo caso è vicina alla tensione di alimentazione del microcircuito U +.

Principio di funzionamento PLL

L'aletta del segnale di ingresso esterno viene fornita al microcircuito, infatti, a uno degli ingressi del comparatore di fase FC (FC1 o FC2 - lo sviluppatore seleziona) al suo interno. Un meandro prodotto dal VCO viene contemporaneamente inviato al secondo ingresso FC. Di conseguenza, all'uscita FC si ottiene un segnale rettangolare, la durata dell'impulso in cui dipende la differenza tra gli impulsi dal VCO e gli impulsi esterni in ogni momento del tempo.

In effetti, la durata degli impulsi di uscita con FC è proporzionale alla differenza di fase dei due segnali confrontati. Il fatto è che l'elemento logico OR esclusivo viene spesso usato come FC, ciò significa che all'uscita FC ci sarà un livello di alta tensione solo se c'è una differenza tra i segnali e se non c'è differenza, allora l'uscita dall'FC sarà bassa livello di tensione o stato inattivo.

Dall'uscita dell'FC, il segnale viene inviato a un filtro passa-basso, che è un semplice circuito RC, sul condensatore di cui si ottiene una tensione pulsante di disadattamento, il livello di ondulazione è proporzionale alla differenza dei due segnali (dal VCO interno e fornito al microcircuito dall'esterno), infatti - la differenza di fase .

La tensione di discrepanza ottenuta dal condensatore LPF viene immediatamente ricondotta all'ingresso VCO e, in base al suo valore medio, la frequenza VCO verrà sintonizzata automaticamente in modo tale che la frequenza del meandro sul suo uscita di uscita si avvicini alla frequenza del segnale esterno proveniente dall'esterno del microcircuito. Al raggiungimento di tale situazione, la tensione media attraverso il condensatore del filtro passa-basso sarà la più piccola - questo è un segno della massima convergenza dei due segnali in frequenza e fase. Quando il segnale viene così catturato, continuerà a essere trattenuto dal loop PLL.

I limiti della riorganizzazione del VCO

Come hai già capito, la frequenza VCO è in grado di sintonizzarsi entro un certo intervallo di auto-tuning. Questa gamma è impostata dai componenti esterni del chip. E la velocità di reazione del sistema PLL è determinata dalla costante di tempo di LFF (valori C2 e R3).Per questo motivo, è necessario avvicinarsi rigorosamente alla scelta dei componenti montati del chip.

La tensione di alimentazione del microcircuito, il condensatore C1, nonché i resistori R1 e R2 determinano l'intervallo di autoregolazione della frequenza VCO all'interno del microcircuito. Il resistore R2 polarizza la frequenza minima fmin del VCO sopra lo zero. E il rapporto tra i valori dei resistori R1 e R2 determina il rapporto tra le frequenze massima e minima - fmax / fmin, segnale di uscita sintonizzabile dal VCO.

Ingressi e uscite chip

Conclusione 4 - uscita del segnale del VCO, su di esso nella modalità di lavoro il meandro. Questa uscita può essere utilizzata per fornire un segnale ad altri blocchi del dispositivo progettato.

Il pin 5 è responsabile dell'accensione e dello spegnimento del VCO. Quando viene applicata una tensione di alto livello a questa uscita, il microcircuito si spegne. Quando si applica un livello di bassa tensione (quando si collega il pin 5 al filo comune), il microcircuito funzionerà in modalità normale.

Conclusioni 6 e 7. Il condensatore C1 è collegato ad essi - questo è il condensatore di impostazione della frequenza del VCO.

Conclusione 8 - il filo di alimentazione comune del chip.

La resistenza R1 si trova tra il terminale 11 e il filo comune. Resistenza R2 - tra il terminale 12 e il filo comune. Queste sono resistenze di impostazione della frequenza. Resistenza R3 del filtro passa-basso - al pin 9 e al pin 2 o 13 (la differenza tra loro sarà discussa più avanti), il condensatore C2 del filtro passa-basso è tra il pin 9 e il filo comune.

Il pin 10 è l'uscita dell'amplificatore del ripetitore. La tensione su di esso durante il funzionamento del microcircuito è la tensione di mancata corrispondenza fornita al filtro passa-basso. La conclusione 10 è progettata in modo tale che la tensione di discrepanza possa, se necessario, essere facilmente isolata senza deviare il condensatore LPF. A questa conclusione, è consentito collegare una resistenza con una resistenza superiore a 10 kOhm.

Conclusione 15 - su di esso è il catodo del diodo zener incorporato con una tensione di stabilizzazione di 5,6 volt (la tensione di stabilizzazione di questo diodo zener può essere diversa, a seconda del produttore del chip). Questo diodo zener può essere facoltativamente utilizzato nel circuito di potenza del chip.

Conclusione 16 - oltre alla potenza del chip.

Ingressi e uscite dei comparatori di fase FC1 e FC2

Il meandro dall'uscita del VCO viene prelevato dal terminale 4 e inviato al terminale 3, collegato tramite un amplificatore-shaper agli ingressi dei comparatori di fase FC1 e FC2. Se lo si desidera, il segnale dal VCO può essere facoltativamente passato attraverso un divisore di frequenza.

L'ingresso 14 è un ingresso di segnale e un segnale di ingresso viene inviato ad esso, con il quale è necessario sincronizzare il segnale di uscita all'uscita del VCO. A seconda della natura del segnale di ingresso, lo sviluppatore può scegliere quale comparatore di fase utilizzare: FC1 o FC2 e collegare una resistenza LPF al comparatore selezionato (ai pin 2 o 13). Il comparatore di fase FC2 ha un pin indicatore 1, una tensione di alto livello appare su di esso quando i segnali sono sincronizzati al massimo.

La particolarità di FC1 è che si tratta di un semplice elemento logico OR esclusivo e la qualità del suo funzionamento dipende dai parametri del filtro passa-basso in uscita. Il lavoro inizia con la frequenza centrale f0 = (fmax-fmin) / 2, è possibile catturare le armoniche della frequenza centrale. Ha un'elevata immunità al rumore.

La particolarità di FC2 è che elabora solo le differenze positive degli impulsi che gli vengono forniti, e quindi il ciclo di lavoro degli impulsi quindi non ha importanza. Il lavoro inizia con la frequenza minima fmin, non è possibile catturare le armoniche della frequenza centrale. Ha un'immunità a basso rumore. Il filtro passa-basso richiede un condensatore con una bassa corrente di dispersione. FC2 è più adatto per l'uso in circuiti di potenza con risonanza LC.

Selezione di allegati

Come filtro passa-basso del filtro passa-basso, sono installati un resistore R3 e un condensatore C2. Perché il PLL funzioni correttamente, la costante di tempo RC deve essere decine di volte maggiore della frequenza di acquisizione PLL approssimativa.

Di norma, la frequenza di acquisizione è approssimativamente nota allo sviluppatore, pertanto sono inizialmente impostati dall'intervallo di sintonizzazione automatica della frequenza: fmin e fmax. Il primo nomogramma determina, tenendo conto della tensione di alimentazione del microcircuito e del fmin richiesto, i valori di R2 e C1.Quindi, secondo il secondo nomogramma, in base al rapporto richiesto fmax / fmin, viene selezionato R1. È meglio fornire la possibilità di regolare i resistori nel circuito.