cd4046的基本功能

1、cD4046是通用的CMOS鎖相環(huán)集成電路，其特點(diǎn)是電源電壓范圍寬（為3V18V），輸入阻抗高(約100M)，動(dòng)態(tài)功耗小，在中心頻率f0為10kHz下功耗僅為600W，屬微功耗器件。 CD4046的引腳排列，采用16腳雙列直插式，各管腳功能： 1腳相位輸出端，環(huán)路人鎖時(shí)為高電平，環(huán)路失鎖時(shí)為低電平。 2腳相位比較器的輸出端。 3腳比較信號(hào)輸入端。 4腳壓控振蕩器輸出端。 5腳禁止端，高電平時(shí)禁止，低電平時(shí)允許壓控振蕩器工作。 6、7腳外接振蕩電容。 8、16腳電源的負(fù)端和正端。 9腳壓控振蕩器的控制端。 10腳解調(diào)輸出端，用于FM解調(diào)。 11、12腳外接振蕩電阻。 13腳相位比較器的輸出端。

2、14腳信號(hào)輸入端。 15腳內(nèi)部獨(dú)立的齊納穩(wěn)壓管負(fù)極。 想利用CD4046實(shí)現(xiàn)把兩列有相位差的信號(hào)區(qū)分誰(shuí)超前誰(shuí)的功能,如圖 當(dāng)14腳信號(hào)超前3腳時(shí),13腳輸出正信號(hào),反之輸出負(fù)信號(hào).我想問(wèn),實(shí)現(xiàn)我的要求是不是可以直接把信號(hào)加在3和14腳,然后13腳就有輸出呢?不用像鎖相那樣在6,7腳,11,12腳加電容電阻,在9和13腳加濾波電路啊?如圖 還有,我的輸入信號(hào)時(shí)5V方波,那4046的Vdd接多少電壓啊?Vss是不是接地啊? 謝謝!回復(fù)第1帖  編輯好評(píng)(0)差評(píng)(0)舉報(bào)   liangxy 稱號(hào):學(xué)徒  積分: 32分 發(fā)帖: 44帖 第2帖 2008-0

3、7-14 17:04 七 各位兄弟姐妹,幫幫忙啊!先謝謝了.回復(fù)第2帖  編輯好評(píng)(0)差評(píng)(0)舉報(bào)   liangxy 稱號(hào):學(xué)徒  積分: 32分 發(fā)帖: 44帖 第3帖 2008-07-16 09:06 六 只好自己再頂一下了回復(fù)第3帖  編輯好評(píng)(0)差評(píng)(0)舉報(bào)   liangxy 稱號(hào):學(xué)徒  積分: 32分 發(fā)帖: 44帖 第4帖 2008-07-17 15:09 五 我自己模擬了一個(gè)頻率相同,存在相位差的兩列信號(hào)輸入14和3腳,16腳接15V,8腳接地,看13腳輸出,卻不是我想像那樣的,有哪位高

4、手了解cd4046的,可以幫幫忙嗎?謝謝回復(fù)第4帖  編輯好評(píng)(0)差評(píng)(0)舉報(bào)   ju808 稱號(hào):技師  積分: 198分 發(fā)帖: 168帖 第5帖 2008-07-17 15:59 四 如果方便的話留個(gè)電話給我.我讓我們的FAE給你解答.我電回復(fù)第5帖  編輯好評(píng)(0)差評(píng)(0)舉報(bào)   liangxy 稱號(hào):學(xué)徒  積分: 32分 發(fā)帖: 44帖 第6帖 2008-07-23 08:57 三 好的,謝謝,可以用QQ嗎?344834013,我一般掛著的,電/p>

5、,郵箱yokelan回復(fù)第6帖  編輯好評(píng)(0)差評(píng)(0)舉報(bào)   liangxy 稱號(hào):學(xué)徒  積分: 32分 發(fā)帖: 44帖 第7帖 2008-07-23 08:55 二 不好意思,前幾天有事出去了,沒(méi)及時(shí)回復(fù)抱歉!回復(fù)第7帖  編輯好評(píng)(0)差評(píng)(0)舉報(bào)   有朋自遠(yuǎn)方來(lái) 稱號(hào):學(xué)徒  積分: 23分 發(fā)帖: 55帖 第8帖 2008-08-16 14:12 一 幫你頂!P13是第二個(gè)鑒相器輸出吧,你得到什么波形回復(fù)第8帖  編輯好評(píng)(0)差評(píng)(0)舉報(bào) 鎖相的意義是相位同步的自動(dòng)控制，

6、能夠完成兩個(gè)電信號(hào)相位同步的自動(dòng)控制閉環(huán)系統(tǒng)叫做鎖相環(huán)，簡(jiǎn)稱PLL。它廣泛應(yīng)用于廣播通信、頻率合成、自動(dòng)控制及時(shí)鐘同步等技術(shù)領(lǐng)域。鎖相環(huán)主要由相位比較器（PC）、壓控振蕩器（VCO）。低通濾波器三部分組成，如圖1所示。 壓控振蕩器的輸出Uo接至相位比較器的一個(gè)輸入端，其輸出頻率的高低由低通濾波器上建立起來(lái)的平均電壓Ud大小決定。施加于相位比較器另一個(gè)輸入端的外部輸入信號(hào)Ui與來(lái)自壓控振蕩器的輸出信號(hào)Uo相比較，比較結(jié)果產(chǎn)生的誤差輸出電壓U正比于Ui和Uo兩個(gè)信號(hào)的相位差，經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除高頻分量后，得到一個(gè)平均值電壓Ud。這個(gè)平均值電壓Ud朝著減小VCO輸出頻率和輸入頻率之差的方向變化，直至

7、VCO輸出頻率和輸入信號(hào)頻率獲得一致。這時(shí)兩個(gè)信號(hào)的頻率相同，兩相位差保持恒定（即同步）稱作相位鎖定。 當(dāng)鎖相環(huán)入鎖時(shí)，它還具有“捕捉”信號(hào)的能力，VCO可在某一范圍內(nèi)自動(dòng)跟蹤輸入信號(hào)的變化，如果輸入信號(hào)頻率在鎖相環(huán)的捕捉范圍內(nèi)發(fā)生變化，鎖相環(huán)能捕捉到輸人信號(hào)頻率，并強(qiáng)迫VCO鎖定在這個(gè)頻率上。鎖相環(huán)應(yīng)用非常靈活，如果輸入信號(hào)頻率f1不等于VCO輸出信號(hào)頻率f2，而要求兩者保持一定的關(guān)系，例如比例關(guān)系或差值關(guān)系，則可以在外部加入一個(gè)運(yùn)算器，以滿足不同工作的需要。 過(guò)去的鎖相環(huán)多采用分立元件和模擬電路構(gòu)成，現(xiàn)在常使用集成電路的鎖相環(huán)，CD4046是通用的CMOS鎖相環(huán)集成電路，其特點(diǎn)是電源電壓范

8、圍寬（為3V18V），輸入阻抗高(約100M)，動(dòng)態(tài)功耗小，在中心頻率f0為10kHz下功耗僅為600W，屬微功耗器件。圖2是CD4046的引腳排列，采用 16 腳雙列直插式，各引腳功能如下： 提示：減少輸入文字，可找到更多相關(guān)產(chǎn)品，例如：查“LM339”時(shí)可只輸入“339”或“9”等產(chǎn)品編號(hào)：JCDL4046產(chǎn)品名稱：鎖相環(huán)產(chǎn)品型號(hào)：4046產(chǎn)品單價(jià)：0.8元/只單個(gè)重量：1.0克起售數(shù)量：5只其他說(shuō)明：拆機(jī)購(gòu)買方法 其他電子元器件1腳相位輸出端，環(huán)路人鎖時(shí)為高電平，環(huán)路失鎖時(shí)為低電平。2腳相位比較器的輸出端。3腳比較信號(hào)輸入端。4腳壓控振蕩器輸出端。5腳禁止端，高電平時(shí)禁止，低電平時(shí)允許壓

9、控振蕩器工作。6、7腳外接振蕩電容。8、16腳電源的負(fù)端和正端。9腳壓控振蕩器的控制端。10腳解調(diào)輸出端，用于FM解調(diào)。11、12腳外接振蕩電阻。13腳相位比較器的輸出端。14腳信號(hào)輸入端。15腳內(nèi)部獨(dú)立的齊納穩(wěn)壓管負(fù)極。 圖3是CD4046內(nèi)部電原理框圖，主要由相位比較、壓控振蕩器（VCO）、線性放大器、源跟隨器、整形電路等部分構(gòu)成。比較器采用異或門結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩個(gè)輸人端信號(hào)Ui、Uo的電平狀態(tài)相異時(shí)（即一個(gè)高電平，一個(gè)為低電平），輸出端信號(hào)U為高電平；反之，Ui、Uo電平狀態(tài)相同時(shí)（即兩個(gè)均為高，或均為低電平），U輸出為低電平。當(dāng)Ui、Uo的相位差在0°-180°范圍內(nèi)變化

10、時(shí)，U的脈沖寬度m亦隨之改變，即占空比亦在改變。從比較器的輸入和輸出信號(hào)的波形（如圖4所示）可知，其輸出信號(hào)的頻率等于輸入信號(hào)頻率的兩倍，并且與兩個(gè)輸入信號(hào)之間的中心頻率保持90°相移。從圖中還可知，fout不一定是對(duì)稱波形。對(duì)相位比較器，它要求Ui、Uo的占空比均為50（即方波），這樣才能使鎖定范圍為最大。 相位比較器是一個(gè)由信號(hào)的上升沿控制的數(shù)字存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。它對(duì)輸入信號(hào)占空比的要求不高，允許輸入非對(duì)稱波形，它具有很寬的捕捉頻率范圍，而且不會(huì)鎖定在輸入信號(hào)的諧波。它提供數(shù)字誤差信號(hào)和鎖定信號(hào)（相位脈沖）兩種輸出，當(dāng)達(dá)到鎖定時(shí)，在相位比較器的兩個(gè)輸人信號(hào)之間保持0°相移。 對(duì)

11、相位比較器而言，當(dāng)14腳的輸入信號(hào)比3腳的比較信號(hào)頻率低時(shí)，輸出為邏輯“0”；反之則輸出邏輯“1”。如果兩信號(hào)的頻率相同而相位不同，當(dāng)輸人信號(hào)的相位滯后于比較信號(hào)時(shí)，相位比較器輸出的為正脈沖，當(dāng)相位超前時(shí)則輸出為負(fù)脈沖。在這兩種情況下，從1腳都有與上述正、負(fù)脈沖寬度相同的負(fù)脈沖產(chǎn)生。從相位比較器輸出的正、負(fù)脈沖的寬度均等于兩個(gè)輸入脈沖上升沿之間的相位差。而當(dāng)兩個(gè)輸入脈沖的頻率和相位均相同時(shí)，相位比較器的輸出為高阻態(tài)，則1腳輸出高電平。上述波形如圖5所示。由此可見(jiàn)，從1腳輸出信號(hào)是負(fù)脈沖還是固定高電平就可以判斷兩個(gè)輸入信號(hào)的情況了。 CD4046鎖相環(huán)采用的是RC型壓控振蕩器，必須外接電容C1和

12、電阻R1作為充放電元件。當(dāng)PLL對(duì)跟蹤的輸入信號(hào)的頻率寬度有要求時(shí)還需要外接電阻R2。由于VCO是一個(gè)電流控制振蕩器，對(duì)定時(shí)電容C1的充電電流與從9腳輸入的控制電壓成正比，使VCO的振蕩頻率亦正比于該控制電壓。當(dāng)VCO控制電壓為0時(shí)，其輸出頻率最低；當(dāng)輸入控制電壓等于電源電壓VDD時(shí)，輸出頻率則線性地增大到最高輸出頻率。VCO振蕩頻率的范圍由R1、R2和C1決定。由于它的充電和放電都由同一個(gè)電容C1完成，故它的輸出波形是對(duì)稱方波。一般規(guī)定CD4046的最高頻率為1。2MHz(VDD=15V），若VDD<15V，則fmax要降低一些。 CD4046內(nèi)部還有線性放大器和整形電路，可將14腳輸

13、入的100mV左右的微弱輸入信號(hào)變成方波或脈沖信號(hào)送至兩相位比較器。源跟蹤器是增益為1的放大器，VCO的輸出電壓經(jīng)源跟蹤器至10腳作FM解調(diào)用。齊納二極管可單獨(dú)使用，其穩(wěn)壓值為5V，若與TTL電路匹配時(shí)，可用作輔助電源。 綜上所述，CD4046工作原理如下：輸入信號(hào) Ui從14腳輸入后，經(jīng)放大器A1進(jìn)行放大、整形后加到相位比較器、的輸入端，圖3開(kāi)關(guān)K撥至2腳，則比較器將從3腳輸入的比較信號(hào)Uo與輸入信號(hào)Ui作相位比較，從相位比較器輸出的誤差電壓U則反映出兩者的相位差。U經(jīng)R3、R4及C2濾波后得到一控制電壓Ud加至壓控振蕩器VCO的輸入端9腳，調(diào)整VCO的振蕩頻率f2，使f2迅速逼近信號(hào)頻率f

14、1。VCO的輸出又經(jīng)除法器再進(jìn)入相位比較器，繼續(xù)與Ui進(jìn)行相位比較，最后使得f2f1，兩者的相位差為一定值，實(shí)現(xiàn)了相位鎖定。若開(kāi)關(guān)K撥至13腳，則相位比較器工作，過(guò)程與上述相同，不再贅述。下面介紹CD4046典型應(yīng)用電路。 圖6是用CD4046的VCO組成的方波發(fā)生器，當(dāng)其9腳輸入端固定接電源時(shí)，電路即起基本方波振蕩器的作用。振蕩器的充、放電電容C1接在6腳與7腳之間，調(diào)節(jié)電阻R1阻值即可調(diào)整振蕩器振蕩頻率，振蕩方波信號(hào)從4腳輸出。按圖示數(shù)值，振蕩頻率變化范圍在20Hz至2kHz。 圖7是CD4046鎖相環(huán)用于調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)電路。如果由載頻為10kHz組成的調(diào)頻信號(hào)，用400Hz音頻信號(hào)調(diào)制，

15、假如調(diào)頻信號(hào)的總振幅小于400mV時(shí)，用CD4046時(shí)則應(yīng)經(jīng)放大器放大后用交流耦合到鎖相環(huán)的14腳輸入端環(huán)路的相位比較器采用比較器，因?yàn)樾枰i相環(huán)系統(tǒng)中的中心頻率f0等于調(diào)頻信號(hào)的載頻，這樣會(huì)引起壓控振蕩器輸出與輸入信號(hào)輸入間產(chǎn)生不同的相位差，從而在壓控振蕩器輸入端產(chǎn)生與輸入信號(hào)頻率變化相應(yīng)的電壓變化，這個(gè)電壓變化經(jīng)源跟隨器隔離后在壓控振蕩器的解調(diào)輸出端10腳輸出解調(diào)信號(hào)。當(dāng)VDD為10V，R1為10k，C1為100pF時(shí)，鎖相環(huán)路的捕捉范圍為±0.4kHz。解調(diào)器輸出幅度取決于源跟隨器外接電阻R3值的大小。 圖8用CD4046與BCD加法計(jì)數(shù)器CD4518構(gòu)成的100倍頻電路。剛開(kāi)

16、機(jī)時(shí)，f2可能不等于f1，假定f2 第九章 集成運(yùn)放的應(yīng)用與設(shè)計(jì)習(xí)題類型9.1 一階低通濾波器電路設(shè)計(jì)9.2 濾波器電路分析9.3，9.4 二階低通、高通濾波器電路分析9.5 正弦波振蕩電路分析與設(shè)計(jì)9.6，9.8 運(yùn)放非線性應(yīng)用電路分析9.7 運(yùn)放非線性應(yīng)用電路設(shè)計(jì)9.9 相移式振蕩器電路分析9.10 相移式振蕩器電路設(shè)計(jì)9.11 鋸齒波發(fā)生器電路分析9.12 方波-三角波產(chǎn)生器電路分析9.1 按下列(a)、(b)要求分別各自設(shè)計(jì)一個(gè)單極點(diǎn)低通濾波器,使其： (a) 通頻帶內(nèi)的增益為10，3dB頻率為5kHz；(b) 通頻帶內(nèi)的增益為15 , 3dB頻率為10kHz，該濾波器在通帶內(nèi)最小的輸

17、入電阻是10k。解： （a）電路如圖 題圖9.1.1（b）電路如圖 題圖9.1.2 （a）據(jù)題意 若取 R1=1 k，則 R2=9 k， s 若取 R=0.9 k 解出C = 0.035F（b）據(jù)題意 若取 R1=10 k（Ri=R1）， 則 R2=150 k 9.2推導(dǎo)如題圖9.2電路的傳遞函數(shù) 表達(dá)式，求出其3dB的角頻率值，并說(shuō)明電路功能。題圖9.2解： Vo(s)=V(s)=V+(s)=VC(s) 傳遞函數(shù)為 是一階低通濾波電路。 設(shè) 則 3dB角頻率 9.3 二階低通濾波電路如題圖9.3所示。電路參數(shù)為：R=8.2k，C=200pF，R1= Rf=20k，求電路上轉(zhuǎn)折頻率fH及通帶電

18、壓增益 。題圖9.3解： 通帶電壓增益 上轉(zhuǎn)折頻率 9.4二階高通濾波電路如題圖9.4所示。若電路參數(shù)為：R=8.2k，Rf=3R1=60k，要求電路下轉(zhuǎn)折頻率fL=1kHz，確定電容C的取值及通帶電壓增益 。題圖9.4解： 通帶電壓增益 9.5 電路如題圖9.5所示。（1）將圖中A、B、C和D四點(diǎn)正確連接，使之成為一個(gè)正弦波振蕩電路；（2）計(jì)算電路的振蕩頻率fo；（3）為保證電路起振，R2應(yīng)為多大？題圖9.5解：（1）應(yīng)D與A連結(jié)；C與B連接。 （2） （3） A > 3 , 即 得 R2 > 2R1=20 k。9.6 理想運(yùn)放組成電路如圖題9.6所示。已知VR=3V，VZ1=+

19、5V，VZ2=+6V，分析電路功能，畫(huà)出vo=f（vi）曲線，并標(biāo)注有關(guān)參數(shù)值。題圖9.6解： 先求vo狀態(tài)變化時(shí)的vi值（閾值電壓）。 由 解出 vI = 2V 當(dāng)vI < 2V, v-< v+ , vo=+5.7V vI > 2V, v- > v+ , vo=6.7V vo=f(vi) 曲線如下 題圖9.6.1 輸出輸入電壓轉(zhuǎn)移曲線這是一個(gè)電平檢測(cè)電路, 檢測(cè)電平為2 V。9.7按題圖9.7所示的特性曲線設(shè)計(jì)一電路，畫(huà)出其電路圖。 題圖9.7 解： 由 vo=f（vi）曲線可知，vo在vi =3V發(fā)生跳變。 + v0m=6V，v0m=4V，故選用VR=3V的電壓比較

20、器如下圖。 題圖9.7.19.8 由理想運(yùn)放組成的電路如題圖9.8，已知運(yùn)放輸出±vomax=±12V，R1=2k，R2=18k。說(shuō)明電路功能并畫(huà)出vo= f(vi) 曲線，標(biāo)明有關(guān)參數(shù)值。 題圖9.8解： 1、 R1、R2構(gòu)成正反饋，使vo處于極限值，電路是具有兩個(gè)閾值電壓VT+、VT的施密特觸發(fā)器。 2、當(dāng)vo> 0 , vo=12V時(shí)， vi = V > 1.2V , vo12V時(shí)， VT+=1.2V當(dāng)vo < 0 , vo=12V時(shí)， vi =V < 1.2V , vo+12V時(shí)， VT=1.2V 畫(huà)出 vo=f（vi）波形如圖。 題圖9.89.9如題圖9.9所示的相移振蕩器，參數(shù)為R=4k，C=10nF。確定振蕩頻率和所需的R2。 題圖9.9解： 三級(jí)RC網(wǎng)絡(luò)電壓傳遞函數(shù)為 而 由諧振條件 T(jo)=1， T(j)虛部應(yīng)為0 , 則必須 1-3(RC)2= 0 解出 當(dāng)=o，9.10如題圖9.10所示的相移振蕩器中，設(shè)計(jì)電路參數(shù)使其振蕩頻率fo=80kHZ。設(shè)C=100pF。 題圖9.10解： 該相移式振蕩器含有三個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)