567音调解码器内含锁相环,可以广泛用于BB机、频率监视器等各种电路中。
  音调解码器
  本文讨论锁相环电路,介绍NE567单片音调解码器集成电路。此音调解码块包含一个稳定的锁相环路和一个晶体管开关,当在此集成块的输入端加上所先定的音频时,即可产生一个接地方波。此音调解码器可以解码各种频率的音调。例如检测电话的按键音等。
  此音调解码器还可以用在BB机、频率监视器和控制器、精密振荡器和遥测解码器中。

  本文主要讨论Philip的NE567音调解码器/锁相环。此器件是8脚DIP封装的567型廉价产品。图1所示为这种封装引脚图。图2所示为此器件的内部框图,可以看出,NE567的基本组成为锁相环、直角相位检波器(正交鉴相器)、放大器和一个输出晶体管。锁相环内则包含一个电流控制振荡器( CC0)、一个鉴相器和一个反馈滤波器。
  Philip的NE567有一定的温度工作范围,即0至+70℉。其电气特性与Philip的SE567大致相同,只是SE567的工作温度为-55至125℉。但是,567已定为工业标准音调解码器,有其它若干个多国半导体集成电路制造厂同时生产此集成块。
  例如,Anal·g Device提供三种AD567,EXar公司提供5种XR567,而National Sevniconductor提供3种LM567。这类不同牌号的567器件均可在本文讨论的电路中正常工作。因此,本文以下将这类器件通称为567音调解码器。
  567基础
  567的基本工作状况有如一个低压电源开关,当其接收到一个位于所选定的窄频带内的输入音调时,开关就接通。换句话说567可做精密的音调控制开关。
  通用的567还可以用做可变波形发生器或通用锁相环电路。当其用作音调控制开关时,所检测的中心频率可以设定于0.1至500KHz内的任何值,检测带宽可以设定在中心频率14%内的任何值。而且,输出开关延迟可以通过选择外电阻和电容在一个宽时间范围内改变。
  电流控制的567振荡器可以通过外接电阻R1和电容器C1在一个宽频段内改变其振荡频率,但通过引脚2上的信号只能在一个很窄的频段(最大范围约为自由振荡频率的14%)改变其振荡频率。因此,567锁相电路只能“锁定”在预置输入频率值的极窄频带内。567的积分相位检波器比较输入信号和振荡器输出的相对频率和相位。只有当这二个信号相同时(即锁相环锁定)才产生一个稳定的输出,567音调开关的中心频率等于其自由振荡频率,而其带宽等于锁相环的锁定范围。

  图3所示为567用作音调开关时的基本接线图。输入音调信号通过电容器C4交流耦合到引脚3,这里的输入阻抗约为20KΩ。插接在电源正电源端和引脚8之间的外接输出负载电阻RL与电源电压有关,电源电压的最大值为15V,引脚8可以吸收达100mA的负载电流。
  引脚7通常接地,面引脚4接正电源,但其电压值需最小为4.75V,最大为9V。如果注意节流,引脚8也可接到引脚4的正电源上。
  振荡器的中心频率(f0)也由下式确定:
  f0=1.1×(R1×C1)··············(1)
  这里电阻的单位是KΩ,电容的单位是uF,f0的单位为KHz。
  将方程(1)进行相应移项,可得电容C1之值:
  C1=1.1/(f0×R1)··············(2)
  利用这二个公式,电容和电阻的值均可确定,电阻R1之值应在2至20KΩ的范围内。然后,再由(2)式确定电容值。 
  此振荡器在引脚6上产生一个指数型锯齿波,而在引脚5上则产生一个方波。此音调开关的带宽(以及PLL的锁定范围)则由C2及567内部的一个3.9KΩ电阻共同确定。而此电路的输出开关延迟则由C3及集成电路内的一个电阻共同确定。表1列出了Philip的NE567的电气特性,所有其它厂家不同牌号的567芯片,其特性与表1大致相同。
 
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             参  数 
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             条 件 
             | 
            
             NE567 
             | 
            
             单 位 
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             最 小 
             | 
            
             典 型 
             | 
            
             最 大 
             | 
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             中 心 频 率  | 
            
             最高中心频率 中心频率稳定度 中心频率分布 中心频率随电源的漂移  | 
            
             -55至+125℃ 0至+70℃  | 
            
             -10  | 
            
             500 35±140 35±60 0 0.7  | 
            
            
            
            
             +10 2  | 
            
             kHz ppm/℃ ppm/℃ % %V  | 
        
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             检 测 频 段  | 
            
             最大检测频段 最大检测频带-随温度的变化 最大检测频带-随温度的变化  | 
            
             Vi=300mVrms  | 
            
             10  | 
            
             14 3 ±0.1 ±2  | 
            
             18 6  | 
            
             f0 f0 %/℃ %/℃  | 
        
| 
             输 入  | 
            
             输入电阻 最小可检测输入电压 最大无输出输入电压 最大同时的带外信号与带内信号比 最小输入信号与宽带噪声比  | 
            
             IL=100mA IL=100mA Bn=140kHz  | 
            
             15 10  | 
            
             20 20 15 +6 -6  | 
            
             25 25  | 
            
             kΩ mVrms mVrms dB dB  | 
        
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             输 出  | 
            
             最快开-关循环速率 “1”输出漏电流 “0”输出电压 输出下降时间 输出上升时间  | 
            
             V8=15V IL=30mA IL=100mA RL=50Ω RL=50Ω  | 
            
             | 
            
             f0/20 25 0.2 0.6 30 150  | 
            
             0.01 0.4 1.0  | 
            
            
             uA V V ns ns  | 
        
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             一 般 参 数  | 
            
             工作电压范围 电源电流(静止) 电源电流(工作) 静止功耗  | 
            
             RL=20Ω  | 
            
             4.75  | 
            
            
             7 12 35  | 
            
             9.0 10 15  | 
            
             V mA mA mW  | 
        
                                                             表1