锁相环IC

锁相环（PLL）是线性系统中的重要模块之一。它在雷达、卫星、FM 等通信系统中很有用。

本章详细讨论 PLL 和 IC 565 的框图。

PLL框图

锁相环（PLL）主要由以下三个块组成-

  • 鉴相器
  • 有源低通滤波器
  • 压控振荡器 (VCO)

PLL的框图如下图所示 -

PLL框图

鉴相器的输出用作有源低通滤波器的输入。类似地，有源低通滤波器的输出用作VCO的输入。

PLL 的工作原理如下：

  • 鉴相器产生直流电压，该电压与频率为 $f_{in}$ 的输入信号和频率为 $f_{out}$ 的反馈（输出）信号之间的相位差成正比。

  • 鉴相器是一个乘法器，它在其输出端产生两个频率分量 - 频率 $f_{in}$ 和 $f_{out}$ 之和以及频率 $f_{in}$ 和 $f_{out}$ 之差。

  • 有源低通滤波器在消除相位检测器输出中存在的高频分量后，在其输出处产生直流电压。它还可以放大信号。

  • 当没有输入时，VCO会产生具有特定频率的信号。通过施加直流电压可以将该频率移动到任一侧。因此，频率偏差与低通滤波器输出处的直流电压成正比。

上述操作一直进行到VCO频率等于输入信号频率为止。根据应用类型，我们可以使用有源低通滤波器的输出或 VCO 的输出。PLL 用于许多应用，例如 FM 解调器、时钟发生器等。

PLL 以以下三种模式之一运行-

  • 自由运行模式
  • 拍摄模式
  • 锁定模式

最初，当没有输入时，PLL 以自由运行模式运行。当具有一定频率的输入信号施加到PLL时，VCO的输出信号频率将开始改变。在此阶段，PLL 工作在捕获模式下。VCO的输出信号频率将不断变化，直到等于输入信号频率。现在，据说 PLL 工作在锁定模式下。

集成电路565

IC 565 是最常用的锁相环IC。它是 14 引脚双列直插式封装 (DIP)。IC 565的引脚图如下图所示 -

我知道了

从上图中，每个引脚的用途是不言自明的。在 14 个引脚中，只有 10 个引脚（引脚号 1 至 10）用于 PLL 的操作。因此，其余 4 个引脚（引脚号 11 至 14）标有 NC（无连接）。

当引脚 2和 3 接地时，VCO在IC 565 的引脚 4 处产生输出。从数学上来说，我们可以将 VCO 的输出频率 $f_{out}$ 写为：

$$f_{out}=\frac{0.25}{R_VC_V}$$

在哪里，

$R_{V}$ 是连接到引脚 8 的外部电阻

$C_{V}$ 是连接到引脚 9 的外部电容器

  • 通过选择适当的$R_{V}$和$C_{V}$值，我们可以固定（确定）VCO的输出频率$f_{out}$。

  • 引脚 4 和 5用外部导线短接，以便 VCO 的输出可以用作鉴相器的输入之一。

  • IC 565 的内阻为 $3.6K\Omega$。必须在引脚 7 和 10 之间连接一个电容器 C，以便使用该内部电阻制作低通滤波器。

请注意，根据要求，我们必须正确配置 IC 565 的引脚。