LC串聯(lián)諧振電路重要特性.doc

LC串聯(lián)諧振電路重要特性發(fā)布時(shí)間:2011-9-15 9:32:10 訪問次數(shù):3888 LC串聯(lián)諧振電路是LC諧振電路中的另一種諧振電路。圖4-59所示是LC串聯(lián)諧振電路。電路中的Rl是線圈Ll的直流電阻，也是這一LC串聯(lián)諧振電路的阻尼電阻，電阻器是一個(gè)耗能元件，它在這里要消耗諧振信號(hào)的能量。Ll與Cl串聯(lián)后再與信號(hào)源Us相并聯(lián)，這里的信號(hào)源是一個(gè)恒壓源。 W04MB0 在LC串聯(lián)諧振電路中，電阻Rl的阻值越小，對(duì)諧振信號(hào)的能量消耗越小，諧振電路的品質(zhì)也越好，電路的Q值也越高；當(dāng)電路中的電感Ll越大，存儲(chǔ)的磁能越多，在電路損耗一定時(shí)諧振電路的品質(zhì)也越好，電路的Q值也越高。 電路中，信號(hào)源與LC串聯(lián)諧振電路之間不存在能量間的相互轉(zhuǎn)換，只是電容Cl和電感Ll之間存在電能和磁能之間的相互轉(zhuǎn)換。外加的輸入信號(hào)只是補(bǔ)充由于電阻Rl消耗電能而損耗的信號(hào)能量。 LC串聯(lián)諧振電路的諧振頻率計(jì)算公式與并聯(lián)諧振電路一樣。 1LC串聯(lián)電路阻抗特性 圖4-60所示是LC串聯(lián)諧振電路阻抗特性曲線。 阻抗特性分析要將輸入信號(hào)頻率分成多種情況進(jìn)行。 (1)輸入信號(hào)頻率等于諧振頻率fo。當(dāng)輸入信號(hào)頻率等于LC串聯(lián)諧振電路的諧振頻率fo時(shí)，電路發(fā)生串聯(lián)諧振，串聯(lián)諧振時(shí)電路的阻抗最小且為純阻性（不為容性也不為感性），如圖4-61所示，其值為R1（純阻性）。 當(dāng)信導(dǎo)頻率偏離LC諧振電路的諧振頻率時(shí)，電路的阻抗要增大，且頻率偏離的量越大，電路的阻抗就越大，這一點(diǎn)恰好是與LC并聯(lián)諧振電路相反的。 要記住：串聯(lián)諧振時(shí)電路的阻抗最小。 (2)輸入信號(hào)頻率高于諧振頻率fo。當(dāng)輸入信號(hào)頻率高于諧振頻率時(shí)，LC串聯(lián)諧振電路為感性，相當(dāng)于一個(gè)電感（電感量大小不等于L1），如圖4-62所示。 這一點(diǎn)可以這樣理解：在Ll和Cl串聯(lián)電路中，當(dāng)信號(hào)頻率高于諧振頻率之后，由于頻率升高，Cl的容抗減小，而Ll的感抗卻增大，在串聯(lián)電路中起主要作用的是阻抗大的一個(gè)元件，這樣Ll起主要作用，因此在輸入信號(hào)頻率高于諧振頻率之后，LC串聯(lián)諧振電路等效于一個(gè)電感。 (3)輸入信號(hào)頻率低于諧振頻率五。當(dāng)輸入信號(hào)頻率低于諧振頻率時(shí)，LC串聯(lián)諧振電路為容性，相當(dāng)于一個(gè)電容（容量大小不等于C1），如圖4-63所示。 這一點(diǎn)可以這樣理解：當(dāng)信號(hào)頻率低于諧振頻率之后，由于頻率降低，Cl的容抗增大，而Ll的感抗卻減小，這樣在串聯(lián)電路中起主要作用的是電容Cl，因此在輸入信號(hào)頻率低于諧振頻率時(shí)，LC串聯(lián)諧振電路等效于一個(gè)電容。 2品質(zhì)因數(shù)Q 圖4-64所示是LC串聯(lián)諧振電路阻抗與Q值之間關(guān)系的示意圖。圖中三條阻抗曲線中，Qi曲線的品質(zhì)因數(shù)最大，Q2曲線其次，Q3曲線最小，Q值越大曲線越尖銳，諧振時(shí)的電路阻抗越小，流過串聯(lián)諧振電路的信號(hào)電流越大。 LC串聯(lián)諧振電路的頻帶特性與并聯(lián)諧振電路是一樣的，也是諧振電路的Q值越大，頻帶越窄，反之則越寬。鎖相環(huán)CC4046為數(shù)字PLL，內(nèi)有兩個(gè)PD、VCO、緩沖放大器、輸入信號(hào)放大與整形電路、內(nèi)部穩(wěn)壓器等。它具有電源電壓范圍寬、功耗低、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)，其工作頻率達(dá)1MHz，內(nèi)部VCO 產(chǎn)生50% 占空比的方波，輸出電平可與TTL電平或CMOS 電平兼容。同時(shí)，它還具有相位鎖定狀態(tài)指示功能。信號(hào)輸入端：允許輸入0.1V左右的小信號(hào)或方波，經(jīng)A1放大和整形，提供滿足PD要求的方波。 PDI由異或門構(gòu)成，具有三角形鑒相特性。它要求兩個(gè)輸入信號(hào)均為50%占空比的方波。當(dāng)無輸入信號(hào)時(shí)，其輸出電壓為VDD/2，用以確定VCO的自由振蕩頻率PDI由異或門構(gòu)成，具有三角形鑒相特性。它要求兩個(gè)輸入信號(hào)均為50%占空比的方波。當(dāng)無輸入信號(hào)時(shí)，其輸出電壓為VDD/2，用以確定VCO的自由振蕩頻率。通常輸入信噪比以及固有頻差較小時(shí)采用PDI，輸入信噪比較高或固有頻差較大時(shí)，采用PD 。R1 、R2、C確定VCO 頻率范圍。R1控制最高頻率，R2控制最低頻率。 R2=時(shí)，最低頻率為零。無輸入信號(hào)時(shí)， PD 將VCO調(diào)整到最低頻率。鎖相環(huán)CD4046的一個(gè)重要功能是：內(nèi)部壓迫、控振蕩器的輸出信號(hào)從第4腳輸出后引至第3腳輸入，與從第14腳輸入的外部基準(zhǔn)頻率信號(hào)和相位的比較。當(dāng)兩者頻率相同時(shí)同，壓控振蕩器的頻率能自動(dòng)調(diào)整，直到與基準(zhǔn)頻率相同。 CD4046引腳圖Absolute Maximum Ratings 絕對(duì)最大額定值：DC Supply Voltage 直流供電電壓 (VDD) 0.5 to +18 VDC Input Voltage輸入電壓 (VIN) 0.5 to VDD +0.5 VDC Storage Temperature Range儲(chǔ)存溫度范圍 (TS) 65 to +150 Power Dissipation功耗 (PD) Dual-In-Line 普通雙列封裝 700 mW Small Outline 小外形封裝 500 mW 焊接溫度(TL)（焊接10秒） 260 Recommended Operating Conditions 建議操作條件：DC Supply Voltage 直流供電電壓 (VDD) 3 to 15 VDC Input Voltage輸入電壓 (VIN) 0 to VDD VDC Operating Temperature Range工作溫度范圍 (TA) 55 to +125 引腳號(hào) 名 稱 功 能 PH11 14 相位比較器輸入端（基準(zhǔn)信號(hào)輸入 ），相位比較器輸入信號(hào)，輸入允許將0.1V左右的小信號(hào)或方波信號(hào)在內(nèi)部放大并再經(jīng)過整形電路后，輸出至相位比較器。 PH12 3 相位比較器輸入端（比較信號(hào)輸入） 通常PD來自VCO的參考信號(hào)。 PH01 2 PD輸出端 相位比較器1輸出的相位差信號(hào)，它采用異或門結(jié)構(gòu)，即鑒相特性為 。 PH02 13 PD輸出端 相位比較器的輸出端，它采用，上升沿控制邏輯。 PH03 1 輸出端（相位脈沖輸出） 相位比較器2輸出的相位差信號(hào)，為上升沿控制邏輯。環(huán)路人鎖時(shí)為高電平，環(huán)路失鎖時(shí)為低電平 VC01 9 壓控振蕩器的控制端。 VC00 4 壓控振蕩器輸出端 INH 5 VCO禁止端，1有效 控制信號(hào)輸入，高電平時(shí)禁止，低電平時(shí)允許壓控振蕩器工作。 R1 11 VCO外接電阻R1 R2 12 VCO外接電阻R2 C1 6，7 并接振蕩電容C1，以控制VCO的振蕩頻率。 DEM0 10 解調(diào)信號(hào)輸出端 15ap 內(nèi)部獨(dú)立的齊納穩(wěn)壓二極管負(fù)極。 CD4046引腳功能說明介紹： DC Electrical Characteristics 直流電氣特性：Symbol 符號(hào) Parameter 參數(shù) Conditions 條件 55 +25 +125 Units 單位 最小 最大 最小 典型 最大 最小 最大 IDD Quiescent Device Current靜態(tài)電流 Pin5 = VDD, Pin14 = VDD, Pin3,9 = VSS VDD = 5V 5 0.005 5 150 A VDD = 10V 10 0.01 10 300 VDD = 15V 20 0.015 20 600 Pin5=VDD, Pin14=Open,Pin3, 9=VSS VDD = 5V 45 5 35 185 A VDD = 10V 450 20 350 650 VDD = 15V 1200 50 900 1500 VOL LOW Level Output Voltage 輸出低電平電壓 VDD = 5V 0.05 0 0.05 0.05 V VDD = 10V 0.05 0 0.05 0.05 VDD = 15V 0.05 0 0.05 0.05 VOH HIGH Level Output Voltage 輸出高電平電壓 VDD = 5V 4.95 4.95 5 4.95 V VDD = 10V 9.95 9.95 10 9.95 VDD = 15V 14.95 14.95 15 14.95 VIL 輸入低電平電壓 比較器和信號(hào) VDD=5V,VO=0.5V or 4.5V 1.5 2.25 1.5 1.5 V VDD = 10V, VO = 1V or 9V 3.0 4.5 3.0 3.0 VDD = 15V, VO = 1.5V or 13.5V 4.0 6.25 4.0 4.0 VIH 輸入高電平電壓比較器和信號(hào) VDD = 5V, VO = 0.5V or 4.5V 3.5 3.5 2.75 3.5 V VDD = 10V, VO = 1V or 9V 7.0 7.0 5.5 7.0 VDD = 15V, VO = 1.5V or 13.5V 11.0 11.0 8.25 11.0 IOL LOW Level Output Current 輸出低電平電流 (Note 4) VDD=5V, VO = 0.4V 0.64 0.51 0.88 0.36 mA VDD=10V, VO = 0.5V 1.6 1.3 2.25 0.9 VDD=15V, VO = 1.5V 4.2 3.4 8.8 2.4 IOH HIGH Level Output Current 輸出高電平電流(Note 4) VDD=5V, VO = 4.6V 0.64 0.51 0.88 0.36 mA VDD=10V,VO = 9.5V 1.6 1.3 2.25 0.9 VDD=15V,VO = 13.5V 4.2 3.4 8.8 2.4 IIN Input Current 輸入電流 All Inputs Except Signal Input VDD = 15V, VIN =0V 0.1 105 0.1 1.0 A VDD=15V, VIN = 15V 0.1 105 0.1 1.0 CIN Input Capacitance 輸入電容 Any Input (Note 3) 7.5 pF PT Total Power Dissipation 總功率耗散 fo = 10 kHz, R1 = 1M, R2 =, VCOIN = VCC/2 mW VDD = 5V 0.07 VDD = 10V 0.6 VDD = 15V 2.4 AC Electrical Characteristics 交流電氣特性：Symbol 符號(hào) Parameter 參數(shù) Conditions 條件 最小 典型 最大 Units 單位 VCO SECTION IDD Operating Current 工作電流 fo =10kHz, R1 =1M, R2 =, VCOIN = VCC/2 VDD = 5V 20 A VDD = 10V 90 VDD = 15V 200 fMAX Maximum Operating Frequency 最高工作頻率 C1 = 50pF, R1 = 10k, R2 =, VCOIN = VDD VDD = 5V 0.4 0.8 MHz VDD = 10V 0.6 1.2 VDD = 15V 1.0 1.6 Linearity 線性 VCOIN = 2.5V 0.3V, R