Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 

 

  • Как отличить хороший самозажимной клеммник от подделки
  • Почему горят ТЭНы на водонагревателях и стиральных машинах и как их заменить
  • Способы и схемы управления тиристором или симистором
  • Стрелочные и цифровые мультиметры - достоинства и недостатки
  • Как устроен компьютерный блок питания и как его запустить без компьютера
  • Устройство плавного пуска электродвигателя: назначение, устройство и принцип работы, преимущества, схема подключения
  • Электрик  

    Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника » Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы
    Количество просмотров: 26445
    Комментарии к статье: 0


    Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса - принцип работы

    При создании силового электронного устройства с удержанием резонанса в LC-контуре, для синхронизации полученных колебаний с управляющими импульсами, идущими от драйвера, проектируют схему резонансного контроллера.

    Задача данного контроллера — удержать резонансные колебания в LC-контуре посредством его возбуждения в такт собственным колебаниям. Чтобы этого добиться, контроллеру необходимо по цепи обратной связи получать от контура сигнал, содержащий данные о текущей частоте и фазе свободных колебаний в нем, после чего, с опорой на эти данные, поддерживать работу драйверного каскада синхронно с этими частотой и фазой, тогда и резонанс в контуре будет автоматически сохраняться.

    Для построения такого контроллера подходит микросхема CD4046 или ее отечественный аналог К564ГГ1. Давайте рассмотрим устройство этой микросхемы, назначение ее выводов и схему подключения навесных компонентов, чтобы при необходимости понимать, с чем имеешь дело.

    Микросхема CD4046

    Данная микросхема позволяет легко организовать цепь ФАПЧ - фазовой автоподстройки частоты. Для построения ФАПЧ здесь используются три необходимых блока, расположенные внутри микросхемы: ГУН — генератор, управляемый напряжением, ФК - фазовый компаратор и ФНЧ — фильтр низкой частоты.

    Микросхема 4046 (К564ГГ1) для устройств с удержанием резонанса

    Встроенный в микросхему, ГУН выдает последовательность прямоугольных импульсов с заполнением 50%, то есть чистый меандр, начальная частота которого зависит от параметров двух RC-цепей: R1C1 и R2C2, присоединенных к нему снаружи микросхемы, а амплитуда в данном случае приближена к напряжению питания микросхемы U+.

    Принцип работы ФАПЧ

    Внешний входной сигнал fвх подается на микросхему, на самом деле - на один из входов фазового компаратора ФК (ФК1 или ФК2 — выбирает разработчик) внутри нее. На второй вход ФК параллельно подается меандр, вырабатываемый ГУНом. В результате, на выходе ФК получается прямоугольный сигнал, длительность импульсов в котором зависит от разницы между импульсами с ГУНа и внешними импульсами в каждый момент времени.

    По сути, длительность выходных импульсов с ФК пропорциональна разности фаз двух сравниваемых сигналов. Дело в том, что в роли ФК часто используется логический элемент «исключающее ИЛИ», это значит, что на выходе ФК высокий уровень напряжения будет лишь в том случае, если между сигналами есть разница, а если разницы нет то на выходе с ФК будет низкий уровень напряжения или состояние бездействия.

    Принцип работы ФАПЧ

    С выхода ФК сигнал подается на фильтр низкой частоты, представляющий собой простую RC-цепь, на конденсаторе которой получается пульсирующее напряжение рассогласования, причем уровень пульсаций оказывается пропорционален разнице двух сигналов (от внутреннего ГУН и подаваемого на микросхему извне), по сути - разности их фаз.

    Полученное на конденсаторе ФНЧ, напряжение рассогласования тут же подается обратно на вход ГУН, и в зависимости от его средней величины частота ГУН будет автоматически перестраиваться так, чтобы частота меандра на его выходе fвых приближалась бы к частоте внешнего сигнала, приходящего на микросхему извне. По достижении такой ситуации, среднее напряжение на конденсаторе фильтра низкой частоты будет наименьшим — это и есть признак наступления максимального сближения двух сигналов по частоте и фазе. Когда сигнал таким образом захвачен, он продолжит удерживаться петлей ФАПЧ.

    Пределы перестройки ГУН

    Как вы уже поняли, частота ГУН способна перестраиваться в пределах определенного диапазона автоподстройки. Данный диапазон задается внешними компонентами микросхемы. А скорость реакции системы ФАПЧ определяется постоянной времени НЧФ (величинами C2 и R3). По этой причине следует строго подходить к выбору навесных компонентов микросхемы.

    Пределы перестройки ГУН

    Напряжение питания микросхемы, конденсатор C1, а также резисторы R1 и R2 определяют диапазон автоподстройки частоты ГУН внутри микросхемы. Резистор R2 смещает минимальную частоту fmin ГУН выше от нуля. А соотношение между номиналами резисторов R1 и R2 определяет соотношение между максимальной и минимальной частотами — fmax/fmin, перестраиваемого выходного сигнала с ГУН.

    Входы и выходы микросхемы

    Вывод 4 — сигнальный выход ГУН, на нем в рабочем режиме меандр. Данный выход можно использовать для подачи сигнала к другим блокам проектируемого устройства.

    Вывод 5 отвечает за включение и выключение ГУН. При подаче на данный вывод напряжения высокого уровня, микросхема отключится. При подаче напряжения низкого уровня (при подключении вывода 5 к общему проводу) — микросхема будет работать в штатном режиме.

    Выводы 6 и 7. К ним подключается конденсатор C1 — это частотозадающий конденсатор ГУНа.

    Вывод 8 — общий провод питания микросхемы.

    Резистор R1 – между выводом 11 и общим проводом. Резистор R2 – между выводом 12 и общим проводом. Это частотозадающие резисторы. Резистор R3 фильтра НЧ – к выводу 9 и выводу 2 или 13 (о разнице между ними будет сказано далее), конденсатор C2 фильтра НЧ – между выводом 9 и общим проводом.

    Вывод 10 — выход усилителя-повторителя. Напряжение на нем в процессе работы микросхемы — это напряжение рассогласования, подаваемое на ФНЧ. Вывод 10 предназначен для того, чтобы напряжение рассогласования можно было при необходимости просто выделить без шунтирующего воздействия на конденсатор ФНЧ. К этому выводу допускается подключить резистор сопротивлением более 10 кОм.

    Вывод 15 — на нем находится катод встроенного стабилитрона с напряжением стабилизации 5,6 вольт (напряжение стабилизации этого стабилитрона может быть иным, что зависит от производителя микросхемы). Данный стабилитрон можно при желании использовать в цепи питания микросхемы.

    Вывод 16 — плюс питания микросхемы.

    Входы и выходы фазовых компараторов ФК1 и ФК2

    Меандр с выхода ГУН берется с вывода 4 и подается на вывод 3, присоединенный через усилитель-формирователь к входам фазовых компараторов ФК1 и ФК2. При желании сигнал с ГУН можно дополнительно пропустить через делитель частоты.

    Вход 14 — сигнальный, на него и подается входной сигнал, с которым необходимо синхронизировать выходной сигнал на выходе ГУН. В зависимости от характера входного сигнала, разработчик может выбрать, какой из фазовых компараторов использовать: ФК1 или ФК2, и к выбранному компаратору присоединить резистор ФНЧ (к выводу 2 или 13). У фазового компаратора ФК2 есть индикаторный вывод 1, на нем появляется напряжение высокого уровня, когда сигналы максимально синхронизированы.

    Входы и выходы фазовых компараторов ФК1 и ФК2

    Особенность ФК1 в том, что он представляет собой простой логический элемент «исключающее ИЛИ», и качество его работы зависит от параметров ФНЧ на его выходе. Работа начинается с центральной частоты f0=(fmax-fmin)/2, имеется возможность захвата гармоники центральной частоты. Обладает высокой помехоустойчивостью.

    Входы и выходы фазовых компараторов ФК1 и ФК2

    Особенность ФК2 в том, что он обрабатывает лишь положительные перепады подаваемых на него импульсов, и скважность импульсов поэтому не имеет значения. Работа начинается с минимальной частоты fmin, возможности захвата гармоники центральной частоты нет. Обладает низкой помехоустойчивостью. В ФНЧ требуется конденсатор с малым током утечки. ФК2 лучше подходит для использования в силовых схемах с LC-резонансом.

    Выбор навесных компонентов

    В качестве фильтра низкой частоты ФНЧ устанавливаются резистор R3 и конденсатор C2. Для корректной работы ФАПЧ, постоянна времени RC должна быть в десятки раз больше примерной частоты захвата ФАПЧ.

    Выбор навесных компонентов

    Как правило, частота захвата приблизительно известна разработчику, поэтому изначально задаются диапазоном автоподстройки частоты: fmin и fmax. По первой номограмме определяют, с учетом напряжения питания микросхемы и требуемого fmin, величины R2 и С1. Затем, по второй номограмме, исходя из требуемого соотношения fmax/fmin подбирают R1. Лучше предусмотреть возможность регулировки резисторов в схеме.

    Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

    Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

    Факультет Интернет вещей

    Обучение Интернет вещей и современные встраиваемые системы

    Вы сможете:

    • Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

    • Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

    • Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

    Starter box для первых экспериментов в подарок!

    После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды...

    Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

    Подробнее здесь: Интернет вещей и современные встраиваемые системы






    Поделитесь этой статьей с друзьями:

    Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Простая RC-цепь для задержки прямоугольных импульсов
  • Частотная коррекция в петле обратной связи ИИП на примере TL494
  • Как проверить микросхему на работоспособность
  • Логические микросхемы. Часть 4
  • Триггер Шмитта - общее представление
  • Логические микросхемы. Часть 9. JK триггер
  • Виды современных интегральных микросхем - типы логики, корпуса
  • Управление полевым транзистором через оптопару
  • Легендарные аналоговые микросхемы
  • Логические микросхемы. Часть 6
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника

    Микросхемы

    Добавление комментария
    Имя:*
    Комментарий:

    Популярные статьи:

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Яндекс Дзен

     


    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки

    Copyright © 2009-2021 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Источник иллюстраций: авторские рисунки и фотографии, электрика на стоковых фото