LM567通用音调译码器集成电路及应用范例.docx
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LM567通用音调译码器集成电路及应用范例
LM567通用音调译码器集成电路及应用范例
peng4534发表于2006-12-1816:
49:
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一、主要参数及内部结构
LM567由相位比较器、压控振荡器、正交相位检波器、逻辑输出放大器等几部分构成。
·中心频率调节从0.01Hz到500kHz
·电源电压5V--15V，推荐使用8V
·静态工作电流8mA。
·最高工作频率500KHz。
·8脚最大吸收电流l00mA。
二、基本应用
1、LM567选频电路
5、6脚外接定时电阻及电容决定锁相环内部压控振荡器的中心频率（fo=1/1.1RC）。
第2脚对地接电容C2为相位比较器输出的低通滤波器。
第2脚所接电容C2对锁相环的捕捉带宽Bw有影响。
第1脚对地接一电容C1为正交相位检波器的输出滤波，其电容值应不小于2脚所接电容约两倍，即Cl大于、等于2C2。
第3脚为信号输入端，要求输入信号的幅度大于25mV，最佳值为200mV左右。
当LM567的输入信号的频率落在其内部压控振荡器中心频率fo附近时，逻辑输出端（8脚）将由原高电平变为低电平，输出一个负脉冲。
8脚不仅可以实现选频，而且还有负脉冲形成功能。
改变Rp可改变选频频率。
由于8脚为集电极开路输出，故实际应用时，其8脚应接一上拉电阻至电源正极Vdd。
2、LM567调制电路
如果在LM567的2脚（实际上是内部压控振荡器的控制端）加入音频信号，则它将使压控振荡器的5脚输出受2脚信号调制的调频信号。
利用这一功能可以实现对信号的频率调制。
调频信号的中心频率fo是由5脚、6脚的外接阻容元件确定的。
3、LM567解调电路
如果在3脚输入由音频信号调制的调频信号，且调频信号的中心频率fo与LM567内部压控振荡器中心频率fo相同时，第2脚将输出调频信号的解调信号。
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peng4534发表评论于2006-12-1819:
45:
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三、实际应用举例
1、单通道红外遥控电路
在不需要多路控制的应用场合，可以使用由常规集成电路组成的单通道红外遥控电路。
这种遥控电路不需要使用较贵的专用编译码器，因此成本较低。
单通道红外遥控发射电路如图1所示。
在发射电路中使用了一片高速CMOS型四重二输入“与非”门74HC00。
其中“与非”门3、4组成载波振荡器，振荡频率f0调在38kHz左右；“与非”门1、2组成低频振荡器，振荡频率f1不必精确调整。
f1对f0进行调制，所以从“与非”门4输出的波形是断续的载波，这也是经红外发光二极管传送的波形。
几个关键点的波形如图2所示，图中B′波形是A点不加调制波形而直接接高电平时B点输出的波形。
由图2可以看出，当A点波形为高电平时，红外发光二极管发射载波；当A点波形为低电平时，红外发光二极管不发射载波。
这一停一发的频率就是低频振荡器频率f1。
在红外发射电路中为什么不采用价格低廉的低速CMOS四重二输入“与非”门CD4011，而采用价格较高的74HC00呢？
主要是由于电源电压的限制。
红外发射器的外壳有多种多样，但电源一般都设计成3V，使用两节5号或7号电池作电源。
虽然CD4011的标称工作电压为3～18V，但却是对处理数字信号而言的。
因为这里CMOS“与非”门是用作振荡产生方波信号的，即模拟应用，所以它的工作电压至少要4.5V才行，否则不易起振，影响使用。
而74HC系列的CMOS数字集成电路最低工作电压为2V，所以使用3V电源便“得心应手”了。
74HC00的引脚功能如图3所示。
图4为红外接收解调控制电路。
图中，IC1是LM567。
LM567是一片锁相环电路，采用8脚双列直插塑封。
其⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，f2≈1/1.1RC。
其①、②脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。
②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：
电容值越大，环路带宽越窄。
①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。
③脚是输入端，要求输入信号≥25mV。
⑧脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA。
LM567的工作电压为4.75～9V，工作频率从直流到500kHz，静态工作电流约8mA。
LM567的内部电路及详细工作过程非常复杂，这里仅将其基本功能概述如下：
当LM567的③脚输入幅度≥25mV、频率在其带宽内的信号时，⑧脚由高电平变成低电平，②脚输出经频率/电压变换的调制信号；如果在器件的②脚输入音频信号，则在⑤脚输出受②脚输入调制信号调制的调频方波信号。
在图4的电路中我们仅利用了LM567接收到相同频率的载波信号后⑧脚电压由高变低这一特性，来形成对控制对象的控制。
弄清了LM567的基本工作原理和功能后，再来分析图4电路便非常简单了。
IC1是红外接收头，它接收发射器发出的红外信号，其中心频率与发射器载波频率f0相同，经IC1解调后，在输出端OUT输出频率为f1的方波信号，也就是与图1中A点波形相同的信号。
我们将LM567的中心频率调到与发射器中“与非”门1、2振荡频率相同，即使f2=f1。
则当发射器发射信号时，LM567便开始工作，⑧脚由高电平变为低电平，利用这个变化的电平便可去控制各种对象。
利用图4的电路，我们可以做成遥控开关，遥控家里的各种家用电器。
实际上，利用图1和图4所示的电路，我们也可以较容易地将其改造成多路遥控电路。
方法是：
在发射器（图1）中将电阻R＊变成若干挡不同的数值，由此形成若干种频率不同的调制信号；在接收电路中，设置若干只LM567，其输入均来自红外接收头，各个LM567的振荡频率不同但与发射端一一对应。
这样当发射器按压不同的按钮，接入不同的调制信号时，在接收端对应的LM567的⑧脚的电平就会发生变化，由此形成多路控制。
严格说来，这属于一种频分多路，与数字编译码多路控制相比，缺点是调试比较复杂。
但在有些场合，如在多路报警中，也有其一席之地。
因在报警应用场合中，需要解决两路以上同时报警的问题时，用时分多路存在复杂的同步问题，在频宽允许的情况下用频分多路则很容易解决。
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peng4534发表评论于2006-12-1819:
50:
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2、超声波遥控电灯开关
这种遥控开关，电路简单，且免调试，非常适合初学者制作。
①工作原理
为发射电路。
电路采用分立器件构成，VT1和VT2以及R1~R4、C1、C2构成自激多谐振荡器，超声发射器件B被联接在VT1和VT2的集电极回路中，以推挽形式工作，回路时间常由R1、C1和R4、C2确定。
超声发射器件B的共振频率使多谐振荡电路触发。
因此，本电路可工作在最佳频率上。
..
（图2）为接收电路，结型场效应VT1构成高输入阻抗放大器，能够很好地与超声接收器件B相匹配，可获得较高接收灵敏度及选频特性。
VT1采用自给偏压方式，改变R3即可改变VT1的表态工作点，超声接收器件B将接收到的超声波转换为相应的电信号，经VT1和VT2两极放大后，再经VD1和VD2进行半波整流变为直流信号，由C3积分后作用于VT3和基极，使VT3由截止变为导通，其集电极输出负脉冲，触发器JK触发D，使其翻转。
JK触发器Q端的电平直接驱动继电器K，使K吸合或释放。
由继电器K的触点控制电路的开关。
②元件选用
发射电路中，VT1和VT2用CS9013或CS9014等小功率晶体管，≥100。
超声发射器件用SE05—40T，电源GB采用一块9V叠层电池,以减小发射器体积和重量。
接收电路中，VT1和3DJ6或是3DJ7等小功率结型场效应晶体管。
VT2~VT3用CS9013，≥100。
VD1和VD2用IN4148。
JK触发器263B。
超声接收器件用SE05—40R，与SE05—40T配对使用。
继电器K用HG4310型。
3、超声波遥控电扇变速器
（图3）为发射电路。
它采用的是国产蝙蝠牌FS—A5A型电风扇的遥控发射器。
这种发射器具有体积小、耗电省、工作可靠、电路简单等特点。
在使用时，每按一下发射键，发射器发出约为500ms的40KHZ的超声波。
发射电路的工作原理如下。
VT2和VT3构成直接耦合正反馈振荡电路，B为40KHz超声发射器件，并兼振荡电路反馈先频元件。
因此，此电路可准确地振荡于超声发射器件的中心频率40KHZ。
VT1和R2、C1组成500ms延时电路。
R1、VD1是C1的放电通路，当按下发射键S时，VT2构成的振荡电路工作，发出超声波，同时，电源通过R2向C1充电，当C1上的电位充到1.4V时（约经过500ms）,VT1导通,VT2基极以及VT3集电极电位下降为0.3V左右,振荡器停止工作,当松开发射键S时,C1通过VD1和R1迅速放电,为下一次发射作好准备.VD3和R4构成发射指示电路,当按发射键时,VD3发光。
（图4）为接收电路。
CMOS非门D1~D3由R1偏置为线性放大器，总增益可达60bB以上，由于CMOS电路的输入阻抗较高，故能够很好与超声接收器件匹配。
放大后的信号由C1耦合给锁相环译码器LM567的输入端3脚。
当输入信号的频率落在其中心频率上时，LM567的逻辑输出端8脚由高电平变为低电平。
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peng4534发表评论于2006-12-1819:
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05
4、选频声控开关
此声控开关可由一特定音调的（500到2000Hz）声音来控制任一电器的开或关。
由于它有一定的选频作用，故误动作的机率小。
电路设计为用音频电信号（达100mV）来控制，其控制信号源可以是电话、收音机、电唱机、录音机，从其中适当点用屏蔽线引来。
如果想用声波遥控，加一个驻极体话筒和一级前置放大即可。
本装置的电路下图所示。
它的中心器件是一块拾音集成电路LM567，以及一个50mA的继电器。
一定音调的音频信号加至LM567的输入端（3脚）后，经内电路的放大、选频等处理，在其输出端8脚输出低电平（没有输入信号时为高电平）。
这时，与其相接的一个PNP管（2N3906）导通，使接在集电极电路中的继电器吸动，从而以其接点去控制被控电器。
若用以开机，则使用继电器的常开、动合接点；若用来关机，则应采用常合、动开式接点。
响应频率决定于接于第5、6脚的电位器和电容器的值，故调整10kΩ电位器可调节其响应频率。
本机可接收的音频范围为500～2000Hz。
二极管1N4001用以保护晶体三极管。
2N3906可以用其它任何型号的中、小功率PNP硅管代替。
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