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巧妙利用數(shù)字鎖相環(huán)測(cè)量汽車轉(zhuǎn)速
1 前言
---鎖相環(huán)路誕生于20世紀(jì)30年代。近年來，鎖相技術(shù)在通信、航天、測(cè)量、電視、原子能、電機(jī)控制等領(lǐng)域，能夠高性能地完成信號(hào)的提取、信號(hào)的跟蹤與同步，模擬和數(shù)字通信的調(diào)制與解調(diào)、頻率合成、濾波等功能，已經(jīng)成為電子設(shè)備中常用的基本部件之一。為了便于調(diào)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(huán)電路，主要分為模擬和數(shù)字兩種。
---數(shù)字鎖相芯片4046結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，接線方便，功能擴(kuò)展容易，在音頻發(fā)生器設(shè)計(jì)、鑒相、頻率合成、壓頻轉(zhuǎn)換等方面獲得廣泛應(yīng)用。本文利用4046的鎖相和壓控振蕩原理，結(jié)合計(jì)數(shù)器的分頻功能，并通過計(jì)數(shù)和譯碼顯示測(cè)量不同汽缸汽車的轉(zhuǎn)速。
2 數(shù)字鎖相環(huán)4046的功能及在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
2.1 數(shù)字鎖相環(huán)4046功能簡(jiǎn)介
---數(shù)字鎖相環(huán)4046包含兩個(gè)相位比較器，一個(gè)壓控振蕩器（VCO），一個(gè)源極跟隨器和齊納二極管。比較器有兩個(gè)共用信號(hào)輸入端，一個(gè)是輸入信號(hào)端，一個(gè)是比較信號(hào)輸入端，對(duì)于大幅值信號(hào)，可直接耦合到比較器輸入端，對(duì)于小幅值信號(hào)，可通過電容耦合到放大器上，再送給信號(hào)輸入端。
---相位比較器1是一個(gè)或門，產(chǎn)生相位差信號(hào)（相位比較器1輸出），并在壓控振蕩器的輸出信號(hào)中心頻率處保持90°相移不變。只要輸入信號(hào)和比較信號(hào)（占空比都為50%）的相位差保持恒定，壓控振蕩器輸出信號(hào)的中心頻率就跟蹤輸入信號(hào)的頻率，這也是鎖相環(huán)鎖相的本質(zhì)。
---相位比較器2是邊緣觸發(fā)的數(shù)字存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生相位差信號(hào)（相位比較器2輸出）和鎖定信號(hào)（相位脈沖輸出），并在壓控振蕩器的輸出信號(hào)中心頻率處保持0°相移不變。只要輸入信號(hào)和比較信號(hào)（與占空比無關(guān)）的相位差保持恒定，壓控振蕩器輸出信號(hào)的中心頻率就跟蹤輸入信號(hào)的頻率。
---壓控振蕩器（VCO）產(chǎn)生的信號(hào)從VCO OUT 輸出，振蕩頻率由壓控振蕩器輸入信號(hào)（VCO IN）和6、7管腳間的電容和11、12管腳上接的電阻共同確定，當(dāng)外圍參數(shù)確定后，振蕩頻率的大小與壓控振蕩器輸入信號(hào)成線性關(guān)系。
---源極跟隨器通過外接10kΩ以上的電阻接地。當(dāng)INHIBIT 輸入端信號(hào)為高電平時(shí)，就會(huì)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(wěn)壓作用。
---4046有以下主要特點(diǎn)：
---(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(wěn)定（1.3MHz）；
---(4) 頻率溫度漂移小；
---(5) VCO輸出線性好（
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