Xip 4046 (K564GG1) per a dispositius amb retenció de ressonància: el principi de funcionament

Quan es crea un dispositiu electrònic de potència amb retenció de ressonància en el circuit LC, un circuit de controlador de ressonància està dissenyat per sincronitzar les oscil·lacions rebudes amb impulsos de control procedents del conductor.

La tasca d’aquest controlador és mantenir les oscil·lacions ressonants al circuit LC excitant-lo a temps amb les seves pròpies oscil·lacions. Per aconseguir-ho, el controlador necessita rebre un senyal del bucle del circuit que conté dades sobre la freqüència actual i la fase d’oscil·lacions lliures que hi ha, després de la qual cosa, basant-se en aquestes dades, es mantindrà l’etapa del conductor en sincronització amb aquestes freqüències i fase, després la ressonància. al circuit es desaran automàticament.

Per construir un controlador, és adequat el xip CD4046 o el seu homòleg nacional K564GG1. Mirem el dispositiu d’aquest microcircuit, l’objectiu de les seves conclusions i el diagrama de connexió dels components muntats, per tal d’entendre amb què es tracta.

Aquest xip us permet organitzar fàcilment un circuit PLL (bucle bloquejat per fase). Per crear un PLL, s’utilitzen tres blocs necessaris que es troben dins del microcircuit: un oscil·lador controlat per tensió VCO, un comparador de fase FC i un filtre de pas baix LPF.

Incorporat al microcircuit, el VCO genera una seqüència de polsos rectangulars amb una cobertura del 50%, és a dir, un meandre pur la freqüència inicial de la qual depèn dels paràmetres de dos circuits RC: R1C1 i R2C2 connectats a ell fora del microcircuit i l’amplitud en aquest cas s’acosta a la tensió d’alimentació del microcircuit. U +.

Principi de funcionament de PLL

L’aleta externa del senyal d’entrada se subministra al microcircuit, de fet, a una de les entrades del comparador de fases FC (FC1 o FC2 - el desenvolupador selecciona) al seu interior. Un meandre produït pel VCO s'alimenta simultàniament a la segona entrada FC. Com a resultat, s'obté un senyal rectangular a la sortida FC, la durada del pols en la qual depèn la diferència entre els impulsos del VCO i els polsos externs en cada moment del temps.

De fet, la durada dels impulsos de sortida amb la FC és proporcional a la diferència de fase dels dos senyals comparats. El fet és que l’element lògic exclusiu-O s’utilitza sovint com a FC, això vol dir que a la sortida FC hi haurà un nivell d’alta tensió només si hi ha una diferència entre els senyals i si no hi ha diferència, la sortida de la FC serà baixa. nivell de tensió o estat inactiu.

Des de la sortida de la FC, el senyal s’alimenta a un filtre de pas baix, que és un circuit RC senzill, en el condensador del qual s’obté una tensió de desajust pulsatòria, el nivell d’ondulació és proporcional a la diferència dels dos senyals (del VCO intern i subministrat al microcircuit des de l’exterior), de fet - la diferència de fase .

La tensió de desajust obtinguda al condensador LPF es torna a alimentar immediatament a l’entrada de VCO i, depenent del seu valor mitjà, la freqüència VCO s’ajustarà automàticament de manera que la freqüència del meandre a la seva sortida fora s’apropi a la freqüència del senyal extern que prové de l’exterior del microcircuit. En arribar a aquesta situació, la tensió mitjana a través del condensador del filtre de pas baix serà la més petita: això és un signe de la màxima convergència dels dos senyals en freqüència i fase. Quan es captura el senyal, el bucle PLL el continuarà mantenint.

Els límits de l’ajustament del VCO

Com ja heu entès, la freqüència VCO és capaç d’ajustar-se dins d’un determinat rang d’autoafinació. Aquest rang està establert pels components externs del xip. I la velocitat de reacció del sistema PLL està determinada per la constant de temps del LFF (valors C2 i R3).Per aquest motiu, us heu d’acostar estrictament a l’elecció dels components muntats del xip.

La tensió d’alimentació del microcircuit, el condensador C1, així com les resistències R1 i R2 determinen el rang d’autoafinació de freqüència VCO dins del microcircuit. El resistor R2 biaix la freqüència mínima fmin del VCO per sobre de zero. I la relació entre els valors de les resistències R1 i R2 determina la relació entre les freqüències màxima i mínima - fmax / fmin, senyal de sortida ajustable del VCO.

Entrades i sortides de xip

Conclusió 4: sortida de senyal del VCO, al mode en funcionament del meandre. Aquesta sortida es pot utilitzar per subministrar un senyal a altres blocs del dispositiu dissenyat.

El pin 5 s’encarrega d’encendre i desactivar el VCO. Si s’aplica una tensió d’alt nivell a aquesta sortida, el microcircuit s’apagarà. En aplicar un nivell de baixa tensió (en connectar el pin 5 al fil comú), el microcircuit funcionarà en mode normal.

Conclusions 6 i 7. El condensador C1 està connectat a ells: es tracta del condensador de configuració de freqüència del VCO.

Conclusió 8: el fil d’alimentació comú del xip.

La resistència R1 es troba entre el terminal 11 i el fil comú. Resistor R2: entre el terminal 12 i el fil comú. Es tracta de resistències de configuració de freqüència. Resistència R3 del filtre de pas baix: al pin 9 i als pins 2 o 13 (la diferència entre ells es tractarà més endavant), el condensador C2 del filtre de pas baix es troba entre el pin 9 i el fil comú.

El pin 10 és la sortida de l'amplificador de repetidor. La tensió que es produeix durant el funcionament del microcircuit és la tensió de desajustament subministrada al filtre de pas baix. La conclusió 10 està dissenyada de manera que el voltatge de desajust es pot aïllar, si cal, fàcilment sense evitar el condensador LPF. A aquesta conclusió, es permet connectar una resistència amb una resistència de més de 10 kOhm.

Conclusió 15: a sobre hi ha el càtode del díode zener integrat amb un voltatge d’estabilització de 5,6 volts (la tensió d’estabilització d’aquest díode zener pot ser diferent, segons el fabricant del xip). Aquest díode zener es pot utilitzar opcionalment en el circuit de potència del xip.

Conclusió 16: a més de la potència del xip.

Entrades i sortides dels comparadors de fases FC1 i FC2

El meandre de la sortida del VCO es pren del terminal 4 i s’alimenta al terminal 3, connectat mitjançant un amplificador-shaper a les entrades dels comparadors de fase FC1 i FC2. Si es desitja, el senyal del VCO es pot passar opcionalment a través d’un divisor de freqüència.

L’entrada 14 és una entrada de senyal i s’hi alimenta un senyal d’entrada, amb el que cal sincronitzar el senyal de sortida a la sortida del VCO. En funció de la naturalesa del senyal d’entrada, el desenvolupador pot triar quin dels comparadors de fase utilitzar: FC1 o FC2 i connectar una resistència de filtre de pas baix al comparador seleccionat (als pins 2 o 13). El comparador de fases FC2 té un pal indicador 1, hi apareix una tensió d'alt nivell quan els senyals estan sincronitzats al màxim.

Una característica de FC1 és que és un simple element lògic exclusiu-O, i la qualitat del seu funcionament depèn dels paràmetres del filtre de pas baix a la seva sortida. El treball comença amb la freqüència central f0 = (fmax-fmin) / 2, és possible capturar els harmònics de la freqüència central. Té una gran immunitat contra els sorolls.

La peculiaritat de FC2 és que processa només les diferències positives dels polsos que se li subministren i, per tant, no importa el cicle de treball dels polsos. El treball s’inicia amb la freqüència mínima fmin, no hi ha cap possibilitat de capturar els harmònics de la freqüència central. Té una immunitat baixa al soroll. El filtre de pas baix requereix un condensador amb un corrent de fuites baix. El FC2 s’adapta millor per utilitzar-lo en circuits de potència amb ressonància de LC.

Selecció d’adjunts

Com a filtre de pas baix del filtre de pas baix, s’instal·la una resistència R3 i un condensador C2. Perquè el PLL funcioni correctament, la constant de temps de RC ha de ser desenes de vegades superior a la freqüència aproximada de captura del PLL.

Per regla general, la freqüència de captura és coneguda aproximadament pel desenvolupador, per tant, inicialment s’estableixen pel rang d’autoafinació de freqüències: fmin i fmax. El primer nomograma determina, tenint en compte la tensió d’alimentació del microcircuit i la fmin necessària, els valors de R2 i C1.A continuació, segons el segon nomograma, en funció de la proporció requerida fmax / fmin, es selecciona R1. És millor proporcionar la capacitat d’ajustar les resistències del circuit.