鎖相環積體電路
鎖相環(PLL)是線性系統中至關重要的模組之一。它在雷達、衛星、調頻等通訊系統中非常有用。
本章將詳細討論PLL和IC 565的框圖。
PLL框圖
鎖相環(PLL)主要由以下三個模組組成：
- 相位檢測器
- 有源低通濾波器
- 壓控振盪器(VCO)
PLL的框圖如下所示：
相位檢測器的輸出作為有源低通濾波器的輸入。類似地，有源低通濾波器的輸出作為VCO的輸入。
PLL的工作原理如下：
相位檢測器產生一個直流電壓，該電壓與輸入訊號（頻率為$f_{in}$）和反饋（輸出）訊號（頻率為$f_{out}$）之間的相位差成正比。
相位檢測器是一個乘法器，它在其輸出端產生兩個頻率分量：頻率$f_{in}$和$f_{out}$的和以及頻率$f_{in}$和$f_{out}$的差。
有源低通濾波器在其輸出端產生一個直流電壓，在消除相位檢測器輸出中存在的高頻分量後。它也放大訊號。
VCO產生一個具有特定頻率的訊號，當沒有輸入訊號施加到它時。可以透過向其施加直流電壓來將其頻率偏移到任一側。因此，頻率偏差與低通濾波器輸出端的直流電壓成正比。
上述操作持續進行，直到VCO頻率等於輸入訊號頻率。根據應用型別，我們可以使用有源低通濾波器的輸出或VCO的輸出。PLL應用廣泛，例如調頻解調器、時鐘發生器等。
PLL工作在以下三種模式之一：
- 自由執行模式
- 捕獲模式
- 鎖定模式
最初，當沒有輸入訊號施加到PLL時，PLL工作在自由執行模式。當施加具有某個頻率的輸入訊號到PLL時，VCO的輸出訊號頻率將開始變化。在此階段，據說PLL工作在捕獲模式。VCO的輸出訊號頻率將持續變化，直到它等於輸入訊號頻率。現在，據說PLL工作在鎖定模式。
IC 565
IC 565是最常用的鎖相環積體電路。它是一個14引腳雙列直插式封裝(DIP)。IC 565的引腳圖如下所示：
從上圖可以看出每個引腳的功能是不言自明的。在14個引腳中，只有10個引腳（引腳編號1到10）用於PLL的操作。因此，其餘4個引腳（引腳編號11到14）標記為NC（無連線）。
當引腳2和3接地時，VCO在IC 565的引腳4產生輸出。從數學上講，我們可以將VCO的輸出頻率$f_{out}$寫成。
$$f_{out}=\frac{0.25}{R_VC_V}$$
其中，
$R_{V}$是連線到引腳8的外部電阻
$C_{V}$是連線到引腳9的外部電容
透過選擇合適的$R_{V}$和$C_{V}$值，我們可以確定VCO的輸出頻率$f_{out}$。
引腳4和5需要用外部導線短接，以便VCO的輸出可以作為相位檢測器的輸入之一。
IC 565具有$3.6K\Omega$的內部電阻。為了與該內部電阻構成低通濾波器，必須在引腳7和10之間連線一個電容C。
請注意，根據要求，我們必須正確配置IC 565的引腳。