Puce 4046 (K564GG1) pour les appareils avec rétention de résonance - le principe de fonctionnement

Lors de la création d'un dispositif électronique de puissance avec rétention de résonance dans le circuit LC, un circuit de contrôleur résonnant est conçu pour synchroniser les oscillations reçues avec des impulsions de commande provenant du pilote.

La tâche de ce contrôleur est de maintenir les oscillations résonnantes dans le circuit LC en l'excitant à temps avec ses propres oscillations. Pour y parvenir, le contrôleur doit recevoir un signal de la boucle du circuit contenant des données sur la fréquence actuelle et la phase des oscillations libres, après quoi, en s'appuyant sur ces données, maintenir l'étage pilote en synchronisation avec ces fréquence et phase, puis la résonance dans le circuit sera automatiquement enregistré.

Pour construire un tel contrôleur, la puce CD4046 ou son homologue domestique K564GG1 convient. Regardons le dispositif de ce microcircuit, le but de ses conclusions et le schéma de connexion des composants montés, afin de comprendre, si nécessaire, ce à quoi vous avez affaire.

Cette puce vous permet d'organiser facilement une boucle à verrouillage de phase PLL. Pour construire une PLL, trois blocs nécessaires sont situés à l'intérieur du microcircuit: un oscillateur commandé en tension VCO, un comparateur de phase FC et un filtre passe-bas LPF.

Intégré au microcircuit, le VCO génère une séquence d'impulsions rectangulaires avec une couverture de 50%, c'est-à-dire un méandre pur dont la fréquence initiale dépend des paramètres de deux circuits RC: R1C1 et R2C2 qui lui sont connectés à l'extérieur du microcircuit, et l'amplitude dans ce cas est proche de la tension d'alimentation du microcircuit U +.

Principe de fonctionnement PLL

L'ailette de signal d'entrée externe est fournie au microcircuit, en fait, à l'une des entrées du comparateur de phase FC (FC1 ou FC2 - le développeur choisit) à l'intérieur. Un méandre produit par le VCO est simultanément envoyé à la deuxième entrée FC. Il en résulte qu'un signal rectangulaire est obtenu à la sortie FC, dont la durée d'impulsion dépend de la différence entre les impulsions du VCO et les impulsions externes à chaque instant.

En effet, la durée des impulsions de sortie avec le FC est proportionnelle à la différence de phase des deux signaux comparés. Le fait est que l'élément logique OU exclusif est souvent utilisé comme FC, cela signifie qu'à la sortie du FC, il n'y aura un niveau de tension élevé que s'il y a une différence entre les signaux, et s'il n'y a pas de différence, la sortie du FC sera faible niveau de tension ou état inactif.

De la sortie du FC, le signal est envoyé à un filtre passe-bas, qui est un simple circuit RC, sur le condensateur dont une tension de décalage pulsatoire est obtenue, le niveau d'ondulation étant proportionnel à la différence des deux signaux (du VCO interne et fourni au microcircuit de l'extérieur), en fait - la différence de phase .

La tension de décalage obtenue au condensateur LPF est immédiatement renvoyée à l'entrée VCO, et en fonction de sa valeur moyenne, la fréquence VCO sera automatiquement réglée de sorte que la fréquence du méandre à sa sortie soit proche de la fréquence du signal externe provenant de l'extérieur du microcircuit. En atteignant cette situation, la tension moyenne aux bornes du condensateur du filtre passe-bas sera la plus petite - c'est un signe du début de la convergence maximale des deux signaux en fréquence et en phase. Lorsque le signal est ainsi capturé, il continuera à être maintenu par la boucle PLL.

Les limites de la réorganisation du VCO

Comme vous l'avez déjà compris, la fréquence VCO est capable de s'accorder dans une certaine plage d'auto-réglage. Cette plage est définie par les composants externes de la puce. Et la vitesse de réaction du système PLL est déterminée par la constante de temps du LFF (valeurs C2 et R3).Pour cette raison, vous devez aborder strictement le choix des composants montés de la puce.

La tension d'alimentation du microcircuit, du condensateur C1, ainsi que des résistances R1 et R2 déterminent la plage d'autoréglage de fréquence VCO à l'intérieur du microcircuit. La résistance R2 polarise la fréquence minimale fmin du VCO au-dessus de zéro. Et le rapport entre les valeurs des résistances R1 et R2 détermine le rapport entre les fréquences maximale et minimale - fmax / fmin, signal de sortie réglable du VCO.

Entrées et sorties de la puce

Conclusion 4 - sortie du signal du VCO, sur celui-ci en mode de travail le méandre. Cette sortie peut être utilisée pour fournir un signal à d'autres blocs de l'appareil conçu.

La broche 5 est chargée d'activer et de désactiver le VCO. Lorsqu'une tension de haut niveau est appliquée à cette sortie, le microcircuit s'éteint. Lors de l'application d'un niveau de basse tension (lors de la connexion de la broche 5 au fil commun) - le microcircuit fonctionnera en mode normal.

Conclusions 6 et 7. Le condensateur C1 leur est connecté - c'est le condensateur de réglage de fréquence du VCO.

Conclusion 8 - le fil d'alimentation commun de la puce.

La résistance R1 est entre la borne 11 et le fil commun. Résistance R2 - entre la borne 12 et le fil commun. Ce sont des résistances de réglage de fréquence. Résistance R3 du filtre passe-bas - à la broche 9 et à la broche 2 ou 13 (la différence entre eux sera discutée plus tard), le condensateur C2 du filtre passe-bas est entre la broche 9 et le fil commun.

La broche 10 est la sortie de l'amplificateur répéteur. La tension sur celle-ci pendant le fonctionnement du microcircuit est la tension de discordance fournie au filtre passe-bas. La conclusion 10 est conçue de sorte que la tension de désadaptation peut, si nécessaire, être facilement isolée sans shunter le condensateur LPF. À cette conclusion, il est permis de connecter une résistance avec une résistance supérieure à 10 kOhm.

Conclusion 15 - sur elle se trouve la cathode de la diode zener intégrée avec une tension de stabilisation de 5,6 volts (la tension de stabilisation de cette diode zener peut être différente, selon le fabricant de la puce). Cette diode zener peut éventuellement être utilisée dans le circuit de puissance de la puce.

Conclusion 16 - plus la puissance de la puce.

Entrées et sorties des comparateurs de phase FC1 et FC2

Le méandre de la sortie du VCO est pris de la borne 4 et envoyé à la borne 3, connecté via un amplificateur-formateur aux entrées des comparateurs de phase FC1 et FC2. Si vous le souhaitez, le signal du VCO peut éventuellement être transmis via un diviseur de fréquence.

L'entrée 14 est une entrée de signal, et un signal d'entrée lui est envoyé, avec lequel il est nécessaire de synchroniser le signal de sortie à la sortie du VCO. Selon la nature du signal d'entrée, le développeur peut choisir lequel des comparateurs de phase utiliser: FC1 ou FC2, et fixer une résistance de filtre passe-bas au comparateur sélectionné (à la broche 2 ou 13). Le comparateur de phase FC2 a une broche indicatrice 1, une tension de haut niveau apparaît dessus lorsque les signaux sont synchronisés au maximum.

La particularité de FC1 est qu'il s'agit d'un simple élément logique exclusif OU, et la qualité de son fonctionnement dépend des paramètres du filtre passe-bas à sa sortie. Le travail commence par la fréquence centrale f0 = (fmax-fmin) / 2, il est possible de capturer les harmoniques de la fréquence centrale. Il a une immunité au bruit élevée.

La particularité du FC2 est qu'il ne traite que les différences positives des impulsions qui lui sont fournies, et donc le rapport cyclique des impulsions n'a pas d'importance. Le travail commence avec une fréquence minimale fmin, il n'y a aucune possibilité de capturer les harmoniques de la fréquence centrale. Il a une faible immunité au bruit. Dans le filtre passe-bas, un condensateur avec un faible courant de fuite est requis. Le FC2 est mieux adapté à une utilisation dans des circuits de puissance à résonance LC.

Sélection des pièces jointes

En tant que filtre passe-bas du filtre passe-bas, une résistance R3 et un condensateur C2 sont installés. Pour que la PLL fonctionne correctement, la constante de temps RC doit être des dizaines de fois supérieure à la fréquence de capture PLL approximative.

En règle générale, la fréquence de capture est approximativement connue du développeur, par conséquent, elle est initialement définie par la plage de réglage automatique de la fréquence: fmin et fmax. Le premier nomogramme détermine, en tenant compte de la tension d'alimentation du microcircuit et des fmin nécessaires, les valeurs de R2 et C1.Ensuite, selon le deuxième nomogramme, sur la base du rapport fmax / fmin requis, R1 est sélectionné. Il est préférable de prévoir la possibilité d'ajuster les résistances dans le circuit.