Тональный декодер (частотный детектор) 567

Александр Борисов
plasteroid*собачка*mail.ru

Самая дешевая и простая система ФАПЧ с ключевым устройством на выходе, срабатывающем при захвате петлей ФАПЧ входного сигнала (рис.1).

Рис.1. Тональный декодер (частотный детектор) LM567

Микросхемы LM567 систему ФАПЧ используют для обнаружения сигнала заданной частоты на входе и включают в себя усилитель А, управляемый напряжением RC-генератор (ГУН) с внешними частотозадаюцими элементами, Фазовый компаратор (ФК), фильтр нижних частот (ФНЧ), транзисторный ключ управления (КУ).

Рис.2. Структурная схема LM567

При подаче Uпит начинает работать RC-генератор на частоте свободных колебании Fопорн, которая определяется внешними R(R1) и С(C1), подключенными к выводам 5 и 6. На выходе КУ (выв.8) при этом присутствует напряжение, близкое к Uпит (ключ закрыт). При появлении на входе (выв.3) НЧ-колебания, лежащего в полосе захвата декодера, в ФК вырабатывается сигнал ошибки, заставляющий ГУН следить за частотой входного напряжения (режим захвата). Одновременно КУ открывается и с вывода 8 снимается низкий уровень.

Rк - коллекторная нагрузка выходного транзистора. Выход - открытый коллектор, Iкол.макс = 100мА, Uкол.макс = 15V.
С3 - емкость фильтра НЧ, определяет полосу пропускания Фильтра. Если необходим узкий диапазон захвата для Фазового контура, то устанавливают большой номинал.
С2 - емкость, определяющая постоянную времени декодирования и фильтрация помех.
С1 - емкость, задающая частоту ГУН [на практике: 5нФ...1100 мкФ]
R1 - сопротивление, задающее частоту ГУН [на практике: 2...20 кОм]
Rг - сопротивление, фиксирующее отклик на выходе КУ, т.е. работа в режиме триггера с гистерезисом, который обеспечивает четкие границы перехода между двумя состояниями выхода [на практике: 100...180 кОм]

Uпит.мин/макс = 4,5/9 V
Iпотребл.статич/динамич = 6/12 мА
~Uвх.норм = 20...200 mV
Rвх.мин = 20 кOm

Fвх.мин / Fмакс = 0,01Гц / 500кГц, подстройка полосы до 14% от Fопорн

Центральная частота: Fопорн ≈ 1 / R1•C1 (1,1/R1C1; 1/1,1R1C1 в разной литературе), где Fопорн - Гц, R1 - Ом, С1 - Ф

Детектируемая (зависимость от С2) полоса частот: BD = 1070 √ (Vin / F0•C2) в % от Fопорн, где Vin - V (ср.кв.зн.), С2 - мкФ

OUTPUT FILTER - C3 (Выв1): T3 = R3•C3, где R3=4,7 кОм (внутренний импеданс вывода 1).

Точность номинала С3 не критична и, как правило, выбирается (рекоммендуется): С3 ≥ 2•С2 или С3 = 260 / F0 [Ф].

LOOP FILTER - C2 (Выв2): T2 = R2•C2, где R2=10 кОм (внутренний импеданс вывода 2). Можно выбрать С2 = 130 / F0 [Ф].

ПРИМЕР РАСЧЕТА для формулы Fопорн = 1,1 / R1•C1:

Если имеется в наличии R1=8,3 кОм (для удобства расчета возьмем R1=8 кОм)

Fопорн = 1,1 / (8000•C1)

Преобразуем:

C1 = 1,1 / (8000•Fопорн)

Подставляем необходимую частоту вместо Fопорн и находим С1. Например, для 100Гц:

C1 = 1,1/(8000*100) = 0,0000014F = 1,4 мкФ. Приведем полученное значение емкости к стандартному ряду: 1,5 мкФ. Ошибка будет скорректирована подстройкой или регулировкой резистора R1 (если резистор переменный).

ист-к: http://www.irls.narod.ru/trls/albo/567.htm