集成锁相环CD4046在电力参数测试仪中的应用.pdf

足 不 同工作 的 需要 。 经 验 交 流 T ec hn } c aI C0m r r l u r l ic at I on s 《 自动化技术 与应用 2 0 l 0年第 2 9卷第 4期 3 集成锁相环 CD4 0 4 6的介绍 C D 4 0 4 6是通用 的 C MOS锁相环集成 电路 】[ 引 ， 如 图 2是它的 引脚排 列 ， 其特点 是 ： LU4 ( J 4 6 图2 C D 4 0 4 6引脚图 ( 1 )电源电压范围宽( 为 3 V—l 8 V) ； ( 2 )输入阻抗高( 约 1 0 0 M ‘ ) ； ( 3 )动态功耗小 ， 在中心频率f 为 l 0 k Hz 下功耗仅 为 6 0 0 W ； ( 4 )最高工作频率为 1 ． 2 MHz ． 各 引脚 功 能如 下 ： ■1脚相位输 出端 ， 环路 入锁时为高 电平 ， 环 路失 锁 时为 低 电平 。 ■2脚 相位 比较器 I的输 出端 。 ■3脚 比较 信号输 入端 。 ■4脚压 控 振荡器 输 出端 。 ■5脚禁止端 ， 高 电平时 禁止 ， 低 电平时允许压控 振 荡器 工作 。 ■6 、7脚外接 振荡 电容 。 ■8 、1 6脚 电源的负端和 正端 。 ■9脚压 控振 荡器 的控 制端 。 一1 0脚 解调输 出端 ， 用于 F M 解调 。 ■1 1 、l 2脚外接 振荡 电阻。 ■1 3脚相位 比较器 Ⅱ的输 出端 。 ●l 4脚信号 输入 端 。 ■ 1 5脚内部独立的齐纳稳压管负极。 图 3是 CD4 0 4 6内部原理 框 图， 包 含 2个相位 比较 器 、1个压 控 振荡器 、输 入信 号源 极跟 随器和 稳压 管 ， 比较器有 2个共同输入信号端( 3脚和 l 4脚) ， 一般 l 4脚 为外部信号输入端 ， 3脚为相位比较器反馈信号输入端。 相位 比较器 I 是异或门， 使用时要求输入信号的 占 空比为5 0 ％， 产生 1 个数字信号( 2脚) ， 并在外部输入信 号 与相 位 比较 器反 馈 输入 信号 之 间 的 中心频 率处 维 持 9 0 。相移 。 图3 C D 4 0 4 6内部原理框图 相 位 比较器 Ⅱ由逻辑 门控 制 的 4个 边沿触 发器和 3 态输 出电路 组成 ， 不要求输入信号 的 占空 比为 5 0 ％， 产生 数字误差信号 ( 1 3脚) 和相位脉冲输 出( 1 脚) ， 并在外部输 入 信号 与相位 比较器 反馈 输入 信 号之 间保 持严格 同步 ， 产 生 0 。相 移 。 线性 vc o产生 1 个输出信号， 其振荡频率不仅与 R， ( 决定vc o振荡频率) 、 R， ( 控制 V C O偏移频率) 、C ( VC O 外部定时电容) 的阻值有关， 而且还和电源电压有关。并 且输 出范围为 f mi n～f ma x， 满足 以下公 式【 】 1 丽 ( ) 1 ． “ — ( C—+ n ( 2 ) “ 、,+32o F，) RI C1 3 2 p F ～ 【 2 J 当 R， 为 o o 时 ， 锁 定频率范 围[ ] 可 由下式求得 ： ～ 1 Z , y c ～ 对于 V C 0 参数 选择 可 以采用理论 的计算方法 ， 但 是理 论值往 往不 能直 接应 用于 实践 当中 ， 这里用 了查表 法 。如果不用 R2 的补偿( R2 为 o o ) ， Rl 、C 1 与 VC O 中心 频率 f 0 的关系 。 ] 如图4 。 T e c h n iq u e s o f A u to ma t io n＆ A p p lic a t io n s I 9 7 《 自动化技术与应用 》2 0 1 0年第 2 9卷第4期 个 C L K上升沿之前变为高 电平 ， 否则移人 的数据将丢失。 系统初始化后， 只需编程发送 l 6位数据包 ， 就能简 单地操作 L E D的位选以及段选， 设置和改变 MAX7 2 1 9 的工作模 式 。 4 。 4 串口通信子程序 RS 4 2 2串口在进行通信之前 首先要对 US ART进 行初始化 初始化过程通 常包括波特率 的设定 ， 帧结 构 的设定 ， 以及根据需要使能接收器或发送器。对于中断 驱动的 US ART操作， 在初始化时首先要清零全局中断 标志位【 5 l 。 US ART发送数据缓冲寄存器和接收数据缓冲寄存 器共享相 同的 I ／0 地址 ， 称 为 USART数据 寄存器 或 UD R。将数据写入 UDR时实际操作 的是发送数据缓冲 器存器( T XB ) ， 读 UD R时实际返回的是接收数据缓冲寄 存器( RXB ) 的内容。 通信子程序采用中断方式接受和发送数据 ， 只要对 U D R 寄存器进 行读 写操作 ， 每读完或者 写完一个字 节 ， 系统都将 产生一个相应 的 中断 ， 从 而实现对控 制信号 的 快速响应， 使通信稳定可靠。 5 结束语 文章所述系统 已经完成实验室样机调试 ， 本系统 不仅实现了镜头位置与摄像机 的光 圈变倍聚集的调 节， 还可通过强光 L E D显示各调节状态， 监测镜头内部 的温度湿度， 具有友好的人机交互功能 ， 其多种控制方 式降低 了系统安装调试的难度 ， 提高了监控系统的自 动化 程 度 。 参：弩文献 ： ⋯徐正权． 采用单片机控制的工业电视监控系统【 J 】 ． 湖南 电力 ， 2 0 0 1 ， ( 4 ) ： 2 3 - 2 5 ． [ 2 】王黎明 夏立， 邵英， 闫晓玲． C AN现场总线系统的设计 与应用[ M】 ． 电子工业出版社． 2 0 0 8 ， ( 3 ) ． [ 3 】张广溢 ， 郭前岗 ． 电机学[ M】 ． 重庆 ： 重庆大学出版社【 M】 ． 2 0 0 2 ， ( 2 ) ． [ 4 】高玉芹． 基于 A VR单片机和D S 1 8 B 2 0的多点温度测量 系统f J ] ． 仪表技术 ， 2 0 0 5 ， ( 3 ) ： l 5 —1 7 ． 【 5 】周兴华 ． AV R单片机 C语言高级程序设计[ M】 ． 北京 ： 中 国电力 出版社． 2 0 0 8 ． 作者 简介： 周 嗣理 ( 1 9 8 4 一)，男，硕士研 究生 ， 研究 方向：电能 质 量 分析 与控 制 ， 测控 技 术 与信 息 系统 。 ( 上接第 9 8页) 用此频率 跟踪 电路实现 的频率跟踪误差 非常小 ， 准 确度 非常高 。 同时 ， 由于器件 技术 的发展 ， 基 本 的数 字锁相 环 电路价格 也很 低 ， 因此用硬 件实现 的频率 跟踪方式成 本并不 高 。 参考文献： [ 1 】李世林 ， 刘军成 ． 电能质量 国家标准应用手册[ M】 ． 北京 ： 中国标准 出版社 ， 2 0 0 7 ： 3 6 — 4 4 ． [ 2 】王福昌， 鲁昆生． 锁相技术[ M】 ． 武汉： 华中科技大学出版 社， 1 9 9 7 ． 【 3 ]( E t ) 远坂俊昭著， 何希才译． 锁相环( P L L ) 电路设计与应 用【 M] ． 北京： 科学出版社， 2 0 0 6 ． [ 4 】王福昌． 集成锁相环 C D 4 0 4 6 性能分析 ． 无线电工程， 1 9 9 2 ， 2 2 ( 8 ) ： l —l 0 ． [ 5 】宋吉江， 牛轶霞． 锁相环技术及 CD 4 0 4 6的结构和应用 [ J ] ． 半导体技术， 2 0 0 0 ， 2 5 ( 3 ) ： 6 0 — 6 3 ． [ 6 ]张大华 ． 锁相环集成电路 C D4 0 4 6 及其在 自动化仪表中 的应用[ J ] ． 工业计量 ， 2 0 0 3 ， ( 6 ) ： 3 0 —3 2 ． [ 7 ]王为庆， 沈博， 覃海明． 基于锁相环集成电路 C D 4 0 4 6 的 红外无线耳机设计⋯ ． 江汉大学学报： 自然科学版， 2 0 0 9 ， 3 7 ( 2 ) ： 3 卜一 3 4． [ 8 ]T e x a s I n s t r u me n t s ． C D 4 0 4 6 B T y p e s ． p d f [ E B ／ OL 】 ． Ha r r i s S e mi c o nd u c t o r S CHS 0 4 3 B， 2 0 0 3， 6 ． www ． t i ． c o m／ br O a d b a n d． 【 9 ]胡元海． 基于T MS 3 2 0 F 2 8 1 2的电力参数测试仪的设计 与实现f DJ ． 南京 ： 南京信息工程大学 ， 2 0 0 8 ． [ 1 0 】刘建峰． 基于D S P的电力参数测试仪的研制【 D】 ． 南京： 河海大学 ， 2 0 0 7 ． 作 者 简介：刘隆华 ( 1 9 8 5 一)，男，在读硕士研 究生， 研 究方向 控 制 理 论 与 控 制 工 程 。