音調(diào)解碼器567詳解

1、音調(diào)解碼器567詳解    567音調(diào)解碼器內(nèi)含鎖相環(huán)，可以廣泛用于BB機(jī)、頻率監(jiān)視器等各種電路中。音調(diào)解碼器本文討論鎖相環(huán)電路，介紹NE567單片音調(diào)解碼器集成電路。此音調(diào)解碼塊包含一個穩(wěn)定的鎖相環(huán)路和一個晶體管開關(guān)，當(dāng)在此集成塊的輸入端加上所先定的音頻時，即可產(chǎn)生一個接地方波。此音調(diào)解碼器可以解碼各種頻率的音調(diào)。例如檢測電話的按鍵音等。此音調(diào)解碼器還可以用在BB機(jī)、頻率監(jiān)視器和控制器、精密振蕩器和遙測解碼器中。 本文主要討論P(yáng)hilip的NE567音調(diào)解碼器/鎖相環(huán)。此器件是8腳DIP封裝的567型廉價產(chǎn)品。圖1所示為這種封裝引腳圖。圖2所

2、示為此器件的內(nèi)部框圖，可以看出，NE567的基本組成為鎖相環(huán)、直角相位檢波器（正交鑒相器）、放大器和一個輸出晶體管。鎖相環(huán)內(nèi)則包含一個電流控制振蕩器（ CC0）、一個鑒相器和一個反饋濾波器。Philip的NE567有一定的溫度工作范圍，即0至70。其電氣特性與Philip的SE567大致相同，只是SE567的工作溫度為55至125。但是，567已定為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)音調(diào)解碼器，有其它若干個多國半導(dǎo)體集成電路制造廠同時生產(chǎn)此集成塊。例如，Anal·g Device提供三種AD567，EXar公司提供5種XR567，而National Sevniconductor提供3種LM567。這

3、類不同牌號的567器件均可在本文討論的電路中正常工作。因此，本文以下將這類器件通稱為567音調(diào)解碼器。567基礎(chǔ)567的基本工作狀況有如一個低壓電源開關(guān)，當(dāng)其接收到一個位于所選定的窄頻帶內(nèi)的輸入音調(diào)時，開關(guān)就接通。換句話說567可做精密的音調(diào)控制開關(guān)。通用的567還可以用做可變波形發(fā)生器或通用鎖相環(huán)電路。當(dāng)其用作音調(diào)控制開關(guān)時，所檢測的中心頻率可以設(shè)定于0.1至500KHz內(nèi)的任何值，檢測帶寬可以設(shè)定在中心頻率14%內(nèi)的任何值。而且，輸出開關(guān)延遲可以通過選擇外電阻和電容在一個寬時間范圍內(nèi)改變。電流控制的567振蕩器可以通過外接電阻R1和電容器C1在一個寬頻段內(nèi)改變其振蕩頻率，但通過引腳2上的信

4、號只能在一個很窄的頻段（最大范圍約為自由振蕩頻率的14%）改變其振蕩頻率。因此，567鎖相電路只能“鎖定”在預(yù)置輸入頻率值的極窄頻帶內(nèi)。567的積分相位檢波器比較輸入信號和振蕩器輸出的相對頻率和相位。只有當(dāng)這二個信號相同時（即鎖相環(huán)鎖定）才產(chǎn)生一個穩(wěn)定的輸出，567音調(diào)開關(guān)的中心頻率等于其自由振蕩頻率，而其帶寬等于鎖相環(huán)的鎖定范圍。圖3所示為567用作音調(diào)開關(guān)時的基本接線圖。輸入音調(diào)信號通過電容器C4交流耦合到引腳3，這里的輸入阻抗約為20K。插接在電源正電源端和引腳8之間的外接輸出負(fù)載電阻RL與電源電壓有關(guān)，電源電壓的最大值為15V，引腳8可以吸收達(dá)100mA的負(fù)載電流。引腳7通常接地，面引

5、腳4接正電源，但其電壓值需最小為4.75V，最大為9V。如果注意節(jié)流，引腳8也可接到引腳4的正電源上。振蕩器的中心頻率（f0）也由下式確定：f01.1×（R1×C1）··············（1）這里電阻的單位是K，電容的單位是uF，f0的單位為KHz。將方程（1）進(jìn)行相應(yīng)移項(xiàng)，可得電容C1之值：C11.1/（f0×R1）········

6、83;·····（2）利用這二個公式，電容和電阻的值均可確定，電阻R1之值應(yīng)在2至20K的范圍內(nèi)。然后，再由（2）式確定電容值。此振蕩器在引腳6上產(chǎn)生一個指數(shù)型鋸齒波，而在引腳5上則產(chǎn)生一個方波。此音調(diào)開關(guān)的帶寬（以及PLL的鎖定范圍）則由C2及567內(nèi)部的一個3.9K電阻共同確定。而此電路的輸出開關(guān)延遲則由C3及集成電路內(nèi)的一個電阻共同確定。表1列出了Philip的NE567的電氣特性，所有其它廠家不同牌號的567芯片，其特性與表1大致相同。        

7、60;             參數(shù)                 條件                 NE567   

8、60;             單位                         最小            

9、60;    典型                 最大                        中    心 &

10、#160;  頻    率             最高中心頻率    中心頻率穩(wěn)定度        中心頻率分布    中心頻率隨電源的漂移          

11、;       -55至+125    0至+70                         -10             

12、;   500    35±140    35±60    0    0.7                        +10 

13、0;  2            kHz    ppm/    ppm/    %    %V                 &

14、#160;   檢    測    頻    段                 最大檢測頻段        最大檢測頻帶隨溫度的變化       &

15、#160;最大檢測頻帶隨溫度的變化                                 Vi=300mVrms             &

16、#160;   10                                     14    3    ±0

17、.1        ±2                 18    6                   

18、           f0     f0    %/        %/                      &#

19、160;   輸            入                 輸入電阻    最小可檢測輸入電壓    最大無輸出輸入電壓    最大同時的帶外信號與帶內(nèi)信號比

20、60;   最小輸入信號與寬帶噪聲比                     IL=100mA    IL=100mA            Bn=140kHz    &

21、#160;            15        10                             20

22、    20    15    +6        -6            25    25            

23、                 k    mVrms    mVrms    dB        dB          

24、60;          輸            出                 最快開關(guān)循環(huán)速率    “1”輸出漏電流    “0”輸出電壓

25、        輸出下降時間    輸出上升時間                     V8=15V    IL=30mA    IL=100mA    RL

26、=50    RL=50                             f0/20    25    0.2    0.6 

27、60;  30    150            0.01    0.4    1.0                     

28、uA    V    V    ns    ns                     一    般    參    

29、數(shù)                 工作電壓范圍    電源電流（靜止）    電源電流（工作）    靜止功耗                  &

30、#160;  RL=20                 4.75                             

31、60;   7    12    35            9.0    10    15                

32、60;V    mA    mA    mW                                     &

33、#160;                                    表1振蕩器設(shè)計圖4和圖5所示為如何使567產(chǎn)生精密的方波輸出。從引腳6處可以獲得非線性鋸齒波，但其用途有限，不過，在引腳5上可獲得性能極佳的方波。如圖4所示，其輸出方波

34、的上升時間和下降時間為20nS。此方波的峰到峰幅值等于電源電壓減去1.4V。這種方波發(fā)生器和負(fù)載特性極佳，任何大于1K的電阻性負(fù)載均不會影響電路的功能。另外，此方波發(fā)生器的輸出也可以加至低阻抗負(fù)載，如圖5所示，引腳8輸出端的峰值電流高達(dá)100mA，但波形略差。利用前述的振蕩頻率和電容計算公式（1）和（2），即可確定這類振蕩器的各種參數(shù)。同樣的，R1必須限制在2至20K的范圍內(nèi)。為使計算簡化，節(jié)約時間，決定振蕩頻率的元件數(shù)值也可以由圖6所示的諾模圖上直接讀出。例如，需要此567振蕩器工作在10KHz，C1和R1的值可以是0.055uF和2K，或者是0.0055uF和20K。在567的引腳2上加一

35、控制電壓，即可使振蕩器的工作頻率在一個窄范圍內(nèi)微調(diào)百分之幾。如果加上控制電壓，引腳2應(yīng)接去耦電容C2，其值應(yīng)大致為C1的2倍。圖4和圖5的電路可以用不同的方式修改，如圖7至圖10所示。在圖7中，占空比或傳號/空號之比對所產(chǎn)生的波形而言是完全可變的，借助微調(diào)電位器R2，其變化范圍為271至127。另外，在每個工作周期內(nèi)，C1交替充放電，充電是經(jīng)電阻R1、二極管D1和R2的左側(cè)，而放電則通過電阻R1、二極管D2和R2的右側(cè)。只是隨著傳號/空號比率的改變，工作頻率略有改變。圖8所示的電路可以產(chǎn)生正交方波，此振蕩器在引腳5和8上的二個方波輸出有90°的相位差。在此電路中，輸入引腳3通過接地。

36、如果在引腳3上加有2.8V以上的偏置電壓，則引腳8上的方波有180°相移。圖9和圖10所示為定時電阻值最大可為500K左右的振蕩器的電路。這樣，定時電容C1之值即可按比例減小。在這二個電路中，在567的引腳6和R1、C1的節(jié)點(diǎn)間接有一個緩沖級。在圖9中，這個緩沖級是一級晶體管射極跟隨器。踞遺憾的是，這一級的引入使波形的對稱性略差。相對應(yīng)的是，圖10所示電路以一級運(yùn)算放大器跟隨器作為緩沖級。這樣就不影響波形的對稱性。567的五個輸出567的五個輸出端子。其中二個（引腳5和6）提供振蕩器的輸出波形，而第三個輸出端子引腳8，則如前所述為567的主要輸出口。其余的二個輸出端為此解碼器的引腳1和2。引腳2與鎖相環(huán)的相位檢波器輸出端相接，在內(nèi)部被靜態(tài)偏置到3.8V。當(dāng)567接收到帶內(nèi)輸入信號時，此偏置電壓隨之改變，且在典型的0.95至1.05倍振蕩器自由振蕩頻率范圍內(nèi)，偏置電壓的變化與輸入信號頻率呈線性關(guān)系。其斜率為每頻偏百分之一有20mV（即20mV/ f0）。圖11所示為當(dāng)567作為