567音调解码器内含锁相环,可以广泛用于BB机、频率监视器等各种电路中。
音调解码器
本文讨论锁相环电路,介绍NE567单片音调解码器集成电路。此音调解码块包含一个稳定的锁相环路和一个晶体管开关,当在此集成块的输入端加上所先定的音频时,即可产生一个接地方波。此音调解码器可以解码各种频率的音调。例如检测电话的按键音等。
此音调解码器还可以用在BB机、频率监视器和控制器、精密振荡器和遥测解码器中。
本文主要讨论Philip的NE567音调解码器/锁相环。此器件是8脚DIP封装的567型廉价产品。图1所示为这种封装引脚图。图2所示为此器件的内部框图,可以看出,NE567的基本组成为锁相环、直角相位检波器(正交鉴相器)、放大器和一个输出晶体管。锁相环内则包含一个电流控制振荡器( CC0)、一个鉴相器和一个反馈滤波器。
Philip的NE567有一定的温度工作范围,即0至+70℉。其电气特性与Philip的SE567大致相同,只是SE567的工作温度为-55至125℉。但是,567已定为工业标准音调解码器,有其它若干个多国半导体集成电路制造厂同时生产此集成块。
例如,Anal·g Device提供三种AD567,EXar公司提供5种XR567,而National Sevniconductor提供3种LM567。这类不同牌号的567器件均可在本文讨论的电路中正常工作。因此,本文以下将这类器件通称为567音调解码器。
567基础
567的基本工作状况有如一个低压电源开关,当其接收到一个位于所选定的窄频带内的输入音调时,开关就接通。换句话说567可做精密的音调控制开关。
通用的567还可以用做可变波形发生器或通用锁相环电路。当其用作音调控制开关时,所检测的中心频率可以设定于0.1至500KHz内的任何值,检测带宽可以设定在中心频率14%内的任何值。而且,输出开关延迟可以通过选择外电阻和电容在一个宽时间范围内改变。
电流控制的567振荡器可以通过外接电阻R1和电容器C1在一个宽频段内改变其振荡频率,但通过引脚2上的信号只能在一个很窄的频段(最大范围约为自由振荡频率的14%)改变其振荡频率。因此,567锁相电路只能“锁定”在预置输入频率值的极窄频带内。567的积分相位检波器比较输入信号和振荡器输出的相对频率和相位。只有当这二个信号相同时(即锁相环锁定)才产生一个稳定的输出,567音调开关的中心频率等于其自由振荡频率,而其带宽等于锁相环的锁定范围。
图3所示为567用作音调开关时的基本接线图。输入音调信号通过电容器C4交流耦合到引脚3,这里的输入阻抗约为20KΩ。插接在电源正电源端和引脚8之间的外接输出负载电阻RL与电源电压有关,电源电压的最大值为15V,引脚8可以吸收达100mA的负载电流。
引脚7通常接地,面引脚4接正电源,但其电压值需最小为4.75V,最大为9V。如果注意节流,引脚8也可接到引脚4的正电源上。
振荡器的中心频率(f0)也由下式确定:
f0=1.1×(R1×C1)··············(1)
这里电阻的单位是KΩ,电容的单位是uF,f0的单位为KHz。
将方程(1)进行相应移项,可得电容C1之值:
C1=1.1/(f0×R1)··············(2)
利用这二个公式,电容和电阻的值均可确定,电阻R1之值应在2至20KΩ的范围内。然后,再由(2)式确定电容值。
此振荡器在引脚6上产生一个指数型锯齿波,而在引脚5上则产生一个方波。此音调开关的带宽(以及PLL的锁定范围)则由C2及567内部的一个3.9KΩ电阻共同确定。而此电路的输出开关延迟则由C3及集成电路内的一个电阻共同确定。表1列出了Philip的NE567的电气特性,所有其它厂家不同牌号的567芯片,其特性与表1大致相同。
参 数
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条 件
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NE567
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单 位
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|||
最 小
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典 型
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最 大
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||||
中 心 频 率 |
最高中心频率 中心频率稳定度 中心频率分布 中心频率随电源的漂移 |
-55至+125℃ 0至+70℃ |
-10 |
500 35±140 35±60 0 0.7 |
+10 2 |
kHz ppm/℃ ppm/℃ % %V |
检 测 频 段 |
最大检测频段 最大检测频带-随温度的变化 最大检测频带-随温度的变化 |
Vi=300mVrms |
10 |
14 3 ±0.1 ±2 |
18 6 |
f0 f0 %/℃ %/℃ |
输 入 |
输入电阻 最小可检测输入电压 最大无输出输入电压 最大同时的带外信号与带内信号比 最小输入信号与宽带噪声比 |
IL=100mA IL=100mA Bn=140kHz |
15 10 |
20 20 15 +6 -6 |
25 25 |
kΩ mVrms mVrms dB dB |
输 出 |
最快开-关循环速率 “1”输出漏电流 “0”输出电压 输出下降时间 输出上升时间 |
V8=15V IL=30mA IL=100mA RL=50Ω RL=50Ω |
|
f0/20 25 0.2 0.6 30 150 |
0.01 0.4 1.0 |
uA V V ns ns |
一 般 参 数 |
工作电压范围 电源电流(静止) 电源电流(工作) 静止功耗 |
RL=20Ω |
4.75 |
7 12 35 |
9.0 10 15 |
V mA mA mW |
表1