利用數字鎖相環芯片4046和可變計數器4018實現對汽車轉速的測量,通過計數、譯碼、顯示,直觀得出測量結果,對關鍵的設計環節進行了仿真,驗證了設計的可行性。
鎖相環路誕生于20世紀30年代。近年來,鎖相技術在通信、航天、測量、電視、原子能、電機控制等領域,能夠高性能地完成信號的提取、信號的跟蹤與同步,模擬和數字通信的調制與解調、頻率合成、濾波等功能,已經成為電子設備中常用的基本部件之一。為了便于調整,降低成本和提高可靠性,目前已有多種不同性能的集成鎖相環電路,主要分為模擬和數字兩種。
---數字鎖相芯片4046結構簡單,接線方便,功能擴展容易,在音頻發生器設計、鑒相、頻率合成、壓頻轉換等方面獲得廣泛應用。本文利用4046的鎖相和壓控振蕩原理,結合計數器的分頻功能,并通過計數和譯碼顯示測量不同汽缸汽車的轉速。
2數字鎖相環4046的功能及在本設計中的應用
2.1數字鎖相環4046功能簡介
---數字鎖相環4046包含兩個相位比較器,一個壓控振蕩器(VCO),一個源極跟隨器和齊納二極管。比較器有兩個共用信號輸入端,一個是輸入信號端,一個是比較信號輸入端,對于大幅值信號,可直接耦合到比較器輸入端,對于小幅值信號,可通過電容耦合到放大器上,再送給信號輸入端。
---相位比較器1是一個或門,產生相位差信號(相位比較器1輸出),并在壓控振蕩器的輸出信號中心頻率處保持90°相移不變。只要輸入信號和比較信號(占空比都為50)的相位差保持恒定,壓控振蕩器輸出信號的中心頻率就跟蹤輸入信號的頻率,這也是鎖相環鎖相的本質。
---相位比較器2是邊緣觸發的數字存儲網絡,產生相位差信號(相位比較器2輸出)和鎖定信號(相位脈沖輸出),并在壓控振蕩器的輸出信號中心頻率處保持0°相移不變。只要輸入信號和比較信號(與占空比無關)的相位差保持恒定,壓控振蕩器輸出信號的中心頻率就跟蹤輸入信號的頻率。
---壓控振蕩器(VCO)產生的信號從VCOOUT輸出,振蕩頻率由壓控振蕩器輸入信號(VCOIN)和6、7管腳間的電容和11、12管腳上接的電阻共同確定,當外圍參數確定后,振蕩頻率的大小與壓控振蕩器輸入信號成線性關系。
---源極跟隨器通過外接10kΩ以上的電阻接地。當INHIBIT輸入端信號為高電平時,就會屏蔽壓控振蕩器和源極跟隨器來減小功耗。齊納二極管主要起穩壓作用。
---4046有以下主要特點:
---(1)較寬的電源電壓范圍(3.0~18V);
---(2)低功耗(70μA);
---(3)振蕩頻率高且穩定(1.3MHz);
---(4)頻率溫度漂移小;
---(5)VCO輸出線性好(