cd4046介绍

　　cD4046是常用的CMOS锁相环路集成电路芯片，其优点是电源电压范畴宽（为3V－18V），输入电阻高（约100MΩ），动态性功能损耗小，在核心頻率f0为10kHz下功能损耗仅为600μW，属微功能损耗元器件。

　　CD4046锁相环路的实际意义是相位差同歩的自动控制系统，作用是进行2个电子信号相位差同歩的自动控制系统闭环控制系统软件称为锁相环路，通称PLL。它普遍使用于直播通讯、頻率生成、自动控制系统及时钟同步等技术领域。锁相环路关键由相位差电压比较器（PC）、压控振荡器（VCO）。带通滤波器三部份构成，以下所显示。

　　cd4046脚位图及作用

　　CD4046的脚位排序，选用16脚调心轴承直插入式，各引脚作用：

　　1脚相位差輸出端，环城路入锁时为上拉电阻，环城路失锁时为低电频。

　　2脚相位差电压比较器Ⅰ的输入输出端。

　　3脚较为数据信号键入端。

　　4脚压控振荡器輸出端。

　　5脚严禁端，上拉电阻时严禁，低电频时容许压控振荡器工作中。

　　6、7脚外接震荡电容器。

　　8、16脚开关电源的负端和正端。

　　9脚压控振荡器的调节端。

　　10脚调制解调輸出端，用以FM调制解调。

　　11、12脚外接震荡电阻器。

　　13脚相位差电压比较器Ⅱ的输入输出端。

　　14脚数据信号键入端。

　　15脚內部单独的齐纳稳压极管负级。

　　CD4046內部电基本原理框架图

　　图中是CD4046內部电基本原理框架图，关键由相位差较为Ⅰ、Ⅱ、压控振荡器（VCO）、线形放大仪、源追随器、整形电路等部份组成。电压比较器Ⅰ选用异或门构造，当2个键入端数据信号Ui、Uo的电压情况不同时（即一个上拉电阻，一个为低电频），輸出端数据信号UΨ为上拉电阻；相反，Ui、Uo脉冲信号情况同样时（即2个均为高，或均为低电频），UΨ輸出为低电频。当Ui、Uo的相位角Δφ在0°-180°范畴内变动时，UΨ的脉冲宽度m亦随着更改，即pwm占空比亦在更改。从电压比较器Ⅰ的填写和輸出讯号的波型（如图4所显示）得知，其輸出讯号的次数相当于键入数据信号工作频率的二倍，而且与两种输进数据信号中间的核心頻率维持90°相位。从图上还得知，fout不一定是对称性波型。对相位差电压比较器Ⅰ，它规定Ui、Uo的pwm占空比均为50%（即波形），那样能够使锁住范畴为较大。

图四

　　相位差电压比较器Ⅱ是一个由数据信号的上升沿操纵的数据储存互联网。它对输进数据信号pwm占空比的标准不高，容许键入非对称加密波型，它有着很宽的捕获頻率范畴，并且不容易锁住在键入讯号的谐波电流。它给予数据偏差数据信号和锁住数据信号（相位差单脉冲）二种輸出，当做到锁住时，在相位差电压比较器Ⅱ的2个输人数据信号中间维持0°相位。

　　对相位差电压比较器Ⅱ来讲，当14脚的键入数据信号比3脚的较为数据信号頻率低时，輸出为逻辑性“0”；相反则輸出逻辑性“1”。假如两数据信号的頻率同样而相位差不一样，当输进讯号的相位滞后于较为数据信号时，相位差电压比较器Ⅱ輸出的为正单脉冲，当相位差超前的的时候輸出为负单脉冲。在这里2种情形下，从1脚都是有与以上正、负脉冲宽度同样的负单脉冲造成。从相位差电压比较器Ⅱ輸出的正、负单脉冲的总宽均相当于2个脉冲信号上升沿中间的相位角。而当2个脉冲信号的频次和相位差均同样时，相位差电压比较器Ⅱ的输入输出为高阻态，则1脚輸出上拉电阻。以上波型如图所示5所显示。不难看出，从1脚輸出讯号是负单脉冲或是固定不动上拉电阻就可以分辨2个输进讯号的情形了。

　　CD4046锁相环路选用的是RC型压控振荡器，务必外接电容器C1和电阻器R1做为蓄电池充电元器件。当PLL对追踪的键入讯号的頻率总宽有需要时还必须外接电阻器R2。因为VCO是一个工作电压操纵震荡器，对按时电容器C1的电流与从9脚键入的调节工作电压正相关，使VCO的振动頻率亦正比例于该操纵工作电压。当VCO操纵工作电压为0时，其輸出頻率最少；当键入操纵工作电压相当于电源电压VDD时，輸出頻率则线形地扩大到最大輸出頻率。VCO震荡频次的标准由R1、R2和C1决策。因为它的电池充电和充放电都由同一个电容器C1进行，故它的输入输出波型是对称性波形。一般要求CD4046的最大次数为1.2MHz（VDD=15V），若VDD《15V，则fmax要减少一些。

　　CD4046原理

　　键入数据信号Ui从14脚键入后，经放大仪A1开展变大、整形美容后加进相位差电压比较器Ⅰ、Ⅱ的键入端，图3电源开关K拨至2脚，则电压比较器Ⅰ将从3脚键入的较为数据信号Uo与输进数据信号Ui作相位差较为，从相位差电压比较器輸出的偏差工作电压UΨ则体现出二者的相位角。UΨ经R3、R4及C2过滤后获得一操纵工作电压Ud加至压控振荡器VCO的键入端9脚，调节VCO的振动頻率f2，使f2快速靠近数据信号頻率f1。VCO的輸出又经除法器再进到相位差电压比较器Ⅰ，再次与Ui开展相位差较为，最终促使f2=f1，二者的相位角为一定值，完成了相位差锁住。若电源开关K拨至13脚，则相位差电压比较器Ⅱ工作中，全过程与以上同样。

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