​​​​​​​PLL يا همان حلقه قفل فاز به طور اساسي به فرکانس سيستم کنترل حلقه محصور کننده گفته مي شود که اين تابعي بر اساس حساسيت اختلاف فاز که بين سيگنال ورودي و سيگنال خروجي نوسان گر کنترل شده است
  • 1397/1/21 4/10/2018 11:55:04 AM 4/10/2018 11:55:04 AM
  • 0
  • 68

PLL يا همان حلقه قفل فاز به طور اساسي به فرکانس سيستم کنترل حلقه محصور کننده گفته مي شود که اين تابعي بر اساس حساسيت اختلاف فاز که بين سيگنال ورودي و سيگنال خروجي نوسان گر کنترل شده است .هدف اساسي PLL قفل کردن يا سنکرون کردن زاويه ي لحظه اي (براي مثال فاز و فرکانس ) يک خروجي VCO  به زاويه لحظه اي يک سيگنال ميان گذر بيروني که ممکن است نوعي مدولاسيون CW داشته باشد ؛ ايت .PLL بايد مقايسه فاز را انجام دهد .PLL  در مدارهاي مجتمع از چندين ساختار مشخص که داراي يک بلوگ دياگرام مفيد و خيلي جالب هستند ؛ تشکيل شده است . شکل شماره 1 شامل يک آشکار ساز فاز ،تقويت کننده و VCO است که ترکيبي آميخته از تکنولوژي ديجنتال و آنالوگ را در يک بسته نشان مي‌دهد .PLL  ها در مدولاتورها ،دي مدو لاتورها ، ترکيب کننده هاي فرکانس حالتي پلکس کننده ها و انواعي از فرايند هاي سيگنالي ديده مي شود . ارزان بودن و در دسترس ها کاربرد هاي وسيعي را باعث مي شود . شکل شماره 2، پيکر بندي اي کلاسيک  از PLL را نشان مي دهد . آشکار ساز فاز وسيله اي براي مقايسه کردن دو فرکانس ورودي و توليد کردن خروجي که شامل اختلاف فاز بين آنهاست . اگر سيگنال ورودي با سيگنال نوسان گر داخلي برابر نبا شد ؛ سيگنال خطاي فاز تقويت شده باعث مي شود ؛ فرکانس VCO  از جهت سيگنال ورودي منحرف شود . در شرايط مناسب ، سيگنال VCO به طور کامل درسيگنال ورودي قفل مي کند . به اين نکته با يد توجه شود که آشکار ساز  فاز خروجي ، سيگنال Dc است .  و  ورودي کنترل با vco ، مقداري  از  فرکانس ورودي را با خود داراست . خروجي vco  يک سيکنال با فرکانس توليد شده مساوي با ورودي است . بنابراين تشخيص  و تميز ورودي از نويز تا حدودي مشکل است . چون خروجي vco مي تواند موجي مثلثي ، سينوسي يا هر آنچه نويز وارد شده از روش توليد شده يک موج سينوسي ر امقايسه کرده و قفل کند . يکي از کاربرد هاي معمولي pLL ها دو شمارنده ها است Pll  روشي براي توليد کردن پالس هاس ساعت در چند ين خط نيرو فرکانس براي مبدل هاي A/D  است . اساس نوسانگر کنترل شده ي ولتاژ VCO ، در شکل 3 نشان داده شده است . اين نشان مي دهد که اساس نوسان گر کنترل شده ولتاژ که فرکانس اسيلاتور آن با   تعيين مي شود مشخص مي گردد . خازن متغيير است . ديود ها بيشتر مواقع که در مدار معکوس قرار بگيرند مانند خازن متغيير عمل مي کنند . اما بايد  به مشخصات عملکرد آن  در  حالت اتصال معکوس توجه شود . در باياس معکوس اين ديود به عنوان يک خازن عمل مي کند  و ناحيه تهي آن خاصيت دي الکتريک دارد .

محدوديت هاي شکست ديود تحت تاْثير تغيير مقدار باياس معکوس ، عرض ناحيه تهي را تغيير داده  و بنابراين ظرفيت موًثري که توسط ديود به وجود مي آيد ، تغيير خواهد کرد ؛ که اين تغييرات ،تغيير فرکانس رزنانس مدارا سيلاتور را منجر خواهد شد . اما اين چه کمکي به ما مي کند  ؟ مهم تر از همه ، VCO ؛ ناپايدار است . هر گونه تغيير جزئي در اختلاف پتانسيل در مدار باعث شيفت فرکانس خواهد شد . و اگر روشي وجود داشت که ما مي توانستيم مصالحه اي بين VCO و پايداري اسيلاتور کريستال برقرار کنيم ما مي توانستيم يک سيستم ايجاد کننده فرکانس ايده ال داشته باشيم . اگر يک آشکار کننده فاز از طريق خروجي يک VCO  و اسيلاتور کريستال تغذيه مي شد ؛ چه اتفاق مي افتاد ؟ آشکار کننده فاز چيست ؟ به شکل 4 نگاه کنيد .

يک آشکار کننده فاز شبيه به يک متمايز کننده با آشکار کننده ي نسبي مورد استفاده دردي مدولاسيون فرکانس مي باشد و يا آن مي تواند يک وسيله ديجيتالي شبيه يک کيثت انحصاري «OR » باشد . اگر دو سيگنال به آشکار ساز فاز داده شوند ،که از لحاظ فاز و فرکانس يکسان باشد در اين صورت آشکار ساز هيچ خروجي نخواهد داشت . با وجود اين ، اگر اين سيگنال ها از لحاظ فرکانس و فاز يکسان نبا شد ،اين اختلاف به يک سيگنال خروجي  dc تبديل مي شود . اختلاف فاز يا فرکانس در ميان دوسيگنال بزرگتر باشد ؛ولتاژ خروجي بزرگتر خواهد بود . به شکل شماره 4 نگاه کنيد . خروجي هاي vco و اسيلاتور کريستال با يک آشکار ساز فاز ترکيب شده اند و هر گونه اختلافي به يک خروجي ولتاژ dc منتهي خواهد شد . فرض کنيم که اين ولتاژ dc به يک اسيلاتور کنترلي ولتاژي فيربک شده است . به طريق که آن خروجي vco را به فرکانس اسيلاتور کريستال مي راند . سرانجام vco بر روي فرکانس اسيلاتور کريستال قفل خواهد شد . اين پديده به اصطلاح حلقه قفل فاز خوانده مي شود تنها قسمتي از خروجي vco  لازم است که به آشکار ساز فاز فرستاده شود . وباقي مانده آن مي تواند به عنوان خروجي قابل استفاده باشد . فرض کنيد که فرکانس کريستال ما IOMHZ  باشد ولي ما بخواهيم که VCO برروي 2OMHZ  عمل کند البته آشکار ساز فاز که اختلاف فرکانس را آشکار خواهد کرد وvco راتا iomhz پايين خواهد کشيد . چه مي شد اگر ما مي توانستيم آشکار ساز فاز را مجبور کنيم به اين تفکر که vco واقعا ٌ يک عمل کننده بر روي iomhz  باشد . زماني که حقيقتاٌبر روي2omhz  عمل مي کند به شکل 5 نگاه کنيد . فرض کنيم به طور مثال درشکل 4 مايک مقسم چهار تايي به جاي دوتايي استفاده مي کرديم . که دراين صورت درحالت قفل  Vco هنوز در فرکانس 4omhz به پايداري فرکانس مرجع کريستال مي رسيد . نوسان سازي هايي وجود دارد که در يک رنج وسعيي از فرکانس ها عمل مي کنند . اسيلاتورهاي فرکانس متغيير vfo  باعث تغيير فرکانس به وسيله تغيير دادن يکي از مدارهاي تعيين شده فرکانس مي شوند .

موَ لفه هاي Pll

آشکار ساز فاز :اجازه بدهيد نگاهي به اساس آشکار ساز و فاز بياندازيم .در حقيقت دو نوع آشکار ساز فاز داريم . نوع يک و نوع دو نوع يک آشکار ساز فاز ؛ طوري طراحي شده است که با سيگنال آنالوگ يا سيگنال موج مربعي ديجيتالي عمل مي کند و نوع دو آشکار سا زفاز به وسيله سيگنال گذر اديجيتال (لبه ها ) کار مي کند . ساده‌ترين آشکار ساز فاز نوع يک ؛ يک گيت انحصاري or است شکل شماره  را ببينيد . بوسيله يک فيلتر پايين کذر ،نموداري از ولتاژ خروجي در برابر اختلاف فاز نسبت به ورودي موج مربعي با دوره زماني 50%  نشان داده شده است . نوع  يک‌،آشکار ساز فاز ،به ولتاژ خروجي در مقابل مشخصات فاز شبيه است . اگر چه مدارات  دروني واقعا ٌ يک «مالتي پلير چهار گوشه » هستند و همچنين يک «ميکرتعادل کننده » ناميده مي شوند . امروزه مهندسان به صورت ثابت درطراحي مدارهاي pll رقابت مي کنند . زيرا سطح نويز فاز وخصوصيات بنيادي سيکنال هاي نويز ،بويژه درطراحي شبکه هاي راديويي و بي سيمي مهم هستند در طراحي امروزه ترکيب کننده ها ،در سرعت سؤچينگ pll  هايي که داراي پارامتر هاي بحراني هستند و بويژه براي شبکه هاي مدرن از جمله wlans وwedma  و تکنولوژي بلوتوس مورد استفاده قرار مي گيرد . براي سرعت سؤچنگ حلقه سيگنال احتياج به رقابت  درطراحي pll احساس مي شود . سرعت به طور عمده تا بمي از پنهاي باند حلقه است . اما در بيشتر مواردپنهاي باند حلقه نمي تواند به دليل محدوديت هاي نويز فاز بيش از اندازه گسترش يابد . نوع دوم آشکار ساز فاز تنها حساس به زمان وابسته به لبه ي سيگنال و ورودي VCO است که در شکل شماره 6 نشان داده شده است . مدار مقايسه گر فاز بزرگتر از پالسهاي خروجي پيش فاز و پس فاز که اينها وابسته به خروجي VCO منتقل شده هستند که به ترتيب بعد يا پس از انتقال سيگنال مرجع اتفاق مي افتد . پنهاي اين پالس ها با زمان بين لبه هاي مربوطه برابر است . مدار خروجي به تر تيب جريان پاسخ دهيد را در طول پالسها سينک يا سورس مي کند . با اين حال مدار با ز است . و ميانگين ولتاژ خروجي در مقابل اختلاف فاز بزرگتر است ؛شبيه آنچه درشکل 7 نشان داده شده است . اين به طور کامل به دور ه زماني سيگنال ورودي وابسته است . بدون شباهنگ به موقعيت مقايسه گر فاز نوع يک که اخيراٌبحث شد . به عبارت  بهتر خصوصيات اين آشکار ساز فاز در حقيقت اين است که تمام پالس هاي خروجي وقتي دوسيگنال قفل مي کنند ،ناپديد مي شوند .اين معني مي دهد که دراشکار ساز نوع اول هيچ ريپلي درخروج موجود نيست تا در حلقه مدولاسيون با فاز دوره اي توليد شود . هميشه ،اختلاف زيادي بين دو نوع آشکار ساز هاي فاز وجود دارد آشکار ساز نوع اول هميشه در خروج ،موج توليد مي کند که با يد به وسيله فيلتر حلقه ،فيلتر شود . بنابر اين در يک pll با آشکار ساز نوع اول ،فيلتر حلقه مانند فيلتر پايين گذر عمل مي کند تاسيگنال خروجي منطقي در حالت اوج را صاف کند . اما هميشه ريپلي باقي خواهد ماند . و اين نتيجه نوسا نهاي فاز دوره اي در يک حلقه است . در مدارهايي که حلقه هاي قفل فاز براي ضرب يا ترکيب فرکانس استفاده

مي شود ؛ «کنار باند مدولاسيون فاز » با سيگنال خروجي جمع مي شود . آشکار ساز فاز نوع دو تنها زماني پالسهاي خروجي توليد مي کند که خطا ي فاز بين سيگنال منبع وvco وجود داشته باشد . چون خروجي آشکار ساز فاز شبيه مدار باز است . که خازن فيلتر حلقه به عنوان  قطعه ي ذخيره ولتاژ عمل کرده و ولتاژ ي که از فرکانس ‌‌‌‌vco مستقيماٌداده مي شود را نگه مي دارد. اگر سيگنال مرجع دور از فرکانس حرکت کند ، آشکار ساز فاز يک رديف پالس هاي کوتاه توليد مي کند ؛و خازن با ولتاژ جديد براي گذاشتن vco قبلي در داخل قفل شارژ (يا دشارژ )مي شود . دومين صورت pll به طور اساسي در طراحي ها تکنولوژي ترکيب کننده هاي بکار مي رود بيشتر pll به طور اختصاصي براي ترکيب کننده هايي که سه و چهار حلقه معمول دارند طراحي مي شوند . که از يک ترمينولوژي مختلف استفاده شده و بيشتر داراي فاز وبهره حلقه باز هستند lm567  يک تراشه عمومي پرکاربرد حلقه قفل فاز است که شامل ،پايداري بالا ،اسيلاتور کنترل شده ي ولتاژ خطي بالاvco دي مدولاسيون fm اعوجاج کم و دوبرابر کننده بالايس آشکار ساز فاز با يک حاصل خوب است . اين تراشه داراي 8  پايه مي باشد که پايه 1 آن به وسيله خازن  به زمين وصل مي‌شود که به عنوان فيلتر خروجي عمل مي کند .مقدار اين خازن بايد تقريباٌ دوبرابر خازن پايه شماره 2 است و دررنج ميکروفاراد قرار دارد . با استفاده از پايه يک مطالعه مي توان حساسيت مدار را کنترل کر د اگر بخواهيم حساسيت مدار  را  افزايش دهيم بايد پايه يک را از طرفي با يک مقاومت به تغذيه وصل کنيم و از طرف ديگر با خازن  به زمين  ؛که مقاومت ‌r و خازن   به صورت سري قرار مي گيرند . اما اگر بخواهيم حساسيت مدار را کاهش دهيم پايه يک را با مقاومت r  و خازن    به صورت موازي به زمين وصل مي کنيم . پايه شماره 2 که يک فيلتر پايين گذراست با خازن  به زمين وصل مي شود . همچنين با استفاده از اين پايه مي توان سرعت عملکرد تراشه را کنترل کرد به اين صورت که هر چه مقدار  مينيمم شود ، سرعت عملکرد ماکزيمم مي شود ومقدار خازن با مقدار سرعت نسبي معکوس دار د.

پايه شماره 3 ، ورودي  تراشه است . اين پايه درحقيقت فاز يا فرکانس را که قرار است  با فاز يا فرکانس اسيلا تور داخلي تراشه ،vco مقايسه شود ودر يک فاز يا فرکانس برابر قفل کند ؛ را وارد تراشه مي کند . بهتر است قبل از ورود ي  پايه 3 ، يک خازن در حدود نانو فاراد استفاده شود . پايه شماره 4پايه تغذيه يا vcc است . اين پايه تنها پايه تغذيه مدار مي باشد ودر مدار تغذيه منفي نداريم . مقدار تغذيه اين تراشه بين 5 ولت تا 12 ولت مي باشد وبهترين ولتاژ مورد استفاده 9 است . پايه شماره 5 وپايه شماره 6 يک مقاومت يک مقاومت   وصل مي شود واز طرف ديگر پايه 6به وسيله خازن زمين مي شود. وخازن  ومقاومت  زوجي را تشکيل  مي دهند که با شارژ و دشارژ شدن خازن  توسط مقاومت  ،يک اسلاتور کنترل شده ولتاژ vco به وجود مي آيد . در حقيقت اين دوالمان مقدار  فرکانس vco را نيز مشخص مي کنند . فرکانس داخلي از فرمول زير به دست مي آيد .

در اين فرمول بهتر است مقدار  بين 2کيلواهم تا 20 کيلو اهم باشد . پايه شماره 7 زمين است ومستقيماٌبه زمين وصل مي شود .

پايه شماره 8 پايه خروجي تراشه است . اين پايه حساس به لبه بالا ست به همين خاطر توسط مقاومت بايد به تغذيه وصل شود . تا زمانيکه فرکانس يا فاز ورودي بافرکانس يا فاز اسلاتور داخلي برابر نباشد خروجي پايه 8 تقريباٌبرابر VCC است يعني در يک منطقي قرار دارد . و وقتي فرکانس يا فاز با فرکانس يا فاز اسلاتور داخلي برابر باشد خروجي شروع به نوسان کرده و با همان فرکانس VCO يک وصفر مي شود و اين عمل تا زماني ادامه مي يابد که فرکانس يا فاز ورودي با فرکانس يا فاز اسلاتور داخلي برابراست .

مشخصات تراشه LM567:1- رنج پهناي فرکانس (500khz  تاooihz )

2-پايداري بالا ي فرکانس مرکزي      3-پهناي باند قابل کنترل مستقل

4-سيگنال باند خروجي بالا وخذف کردن نويز    5-توانايي کشيدن 100 ميلي آمير درخروجي  6-فرکانس قابل تنظيم بالا از رنج 1  تا  20  با يک مقاومت خارجي . کاربردهاي تراشه LM567  

1-کنترل از راه دور باحامل جريان   2- کنترل هاي مافوق صوت

3- ارتباطات بدون سيم   4- مدولاسيون FSK 5- دي مدولاسيون FM

6- ترکيب کننده فرکانس   7- ربات ها ، کنترل راديو وماهواره ها

تراشه 4093

اين تراشه داراي چهار اشميت تريگر NANMD دو ورودي است . که هر يک از

چهار اشميت تريگر NAND مي تواند به طور جداگانه مورد استفاده قرار گيرند .اگر يک يا هر دو ورودي يک اشميت تريگر صفر باشد خروجي يک خواهد شد اگر هر دو وورودي يک باشد خروجي صفر مي گردد . اگر اين تراشه تنها به عنوان NAND استاندارد به کارمي رود ، به رليل پسماند داخلي hgstersis)  ) درورودي ها اين تراشه براي ورود هاي نويز دار يا داراي زمان صعود و نزول کند مناسب است . همچنين براي کاربرد هاي آستابل و منو استابل مناسب است . با افزايش ولتاژ ورودي ، بارسيدن به ولتاژ 2.9ولت براي ولتاژ تغذيه 5 ولت و5.9 ولت براي ولتاژ تغذيه 10ولت ، خروجي تغيير مي کند و در هنگام کاهش ولتاژ ورودي ، بارسيدن به ولتاژ 1.9 ولت  براي ولتاژ تغذيه 5 ولت و 3.9 ولت براي ولتاژ تغذيه 10ولت ؛ خروجي تغيير خواهد کرد . بنابراين پسماند يا باند مرده برابر 1  ولت براي  ولتاژ تغذيه  5 ولت و2 ولت براي ولتاژ تغذيه 10 ولت مي باشد اين تراشه داراي 16 پايه است که چهار اشميت تريگر namd  دو ورودي آن عبارتند از :اشميت تريکر اول ؛ پايه هاي   1و2 ورودي و پايه 3 خروجي ، اشميت تريگر دوم ، پايه هاي 5و6 ورودي وپايه 4 خروجي ، اشميت تريگر سوم  ،پايه هاي  8و9 ورودي و پايه 10 خروجي ، اشميت تريگر چهارم ،پايه هاي 11و12 ورودي وپايه 13 خروجي است . پايه 7 به زمين وصل مي شود و پايه 14 ، ولتاژ تغذيه VCC  است . کاربرد ها : 1- شکل دادن پالس و سطح منطقي

2- مورد استفاده در سيستم هايي که سيگنالنويزي دارند   3-  مولتي ويبراتورهاي ،

مونوآستابل و آستابل  4- آشکارسازهاي ولتاژ آستانه

 

تراشه تايمر 555:

تراشه 555 در  پاسخ به ورودي هاي فرمان داده شده مي تواند وقفه هاي زماني دقيقي در خروجي توليد کند . همچنين اين تراشه مي تواند تابعي نوسانگر باشد .

اين تراشه وقفه در گستره وسيعي از کاربردها استفاده مي شود که در حالت نوسان موجهاي مربعي توليد مي کند . برخي از مشخصات اين تراشه عبارت است از :

1-زمان خاموش شدن کمتر از  2 ميکروثانيه 2-فرکانس عملکرد بالاي 500 کيلو هرتز 3- دقت زماني ميکرو ثانيه 4- عملکرد در پايدار ياددداشت برداري و حالت منواستابل  5-جريان خروجي بالا  6- دوره زماني قابل تنظيم  

7- پايداري حرارتي بالا

بعضي از کاربرد هاي تراشه 555

1- زمان شمار دقيق      2- توليد کننده پالس   3- توليد کننده زمان تاْخير 

  4- مدولاسيون پهناي پالس

اين تراشه شامل 8 پايه مي باشد . پايه 1 آن مستقيماٌ به زمين وصل مي شود . پايه 2 آن تريگر است و پايه 6 آن تريشولد است . که اين پايه ها دو حالت اسلاتور به هم وصل مي شوند .پايه 3خروجي است که در حالت نوسانگر پالس هاي مربعي  توليد مي کند . پايه 4 اين تراشه رسيت است که زمانهايي در صورت لزوم مثلا ٌ حالتي که خروجي يک منطقي است با وصل به زمين توسط مقاومت مي توان مدار را دوبار هاز نو راه اندازي کرد . و تغييرات خروجي را مشاهده کرد . اما درحالت عادي به تغذيه وصل مي شود . پايه 5 ،ولتاژ کنترل است که به وسيله يک مقاومت به زمين وصل شده و مقدار ولتاژ تريگر و ولتاژ ترشولد راشارژ مي کند اما در بيشتر کاربرد ها به وسيله يک خازن نانو فاراد به زمين وصل مي شود که در اين حالت باعث باي باس کردن ريپل منبع تغذيه و ولتاژ هاي نويز و کم کردن تاْ ثير ولتاژ تريگر و ولتاژ تريشولد مي شود . پايه شماره 7 – پايه دشارژ است و بيشتر درنوسانگر بودن تراشه با شارژ ودشارژ شدن نقش خود را اعمال مي کند . پايه شماره 8  به منبع تغذيه VCC ،و ولت وصل مي شود .

چون ما در اين پروژه از اين تراشه به عنوان نوسانگر موج مربعي استفاده خواهيم کرد به توضيحات در مورد چگونگي نوسان اين تراشه مي پردازيم براي درست کردن يک نوسان ساز با استفاده از تراشه تايمر 555 پايه هاي  2 و6 يعني تريگر و تريشولد را به هم ديگر وصل کرده و همين نقطه اتصال را از طرفي با خازن C به زمين وصل کرده و از طرف ديگر با استفاده  از مقاومت به پايه 7 وهمچنين پايه 7 از طرف ديگر با مقاومت  به منبع تغذيه VCC وصل مي کنيم . ديگر پايه‌هابراساس شرح قبلي که داده شد . وصل مي شوند . طريقه نوسان کردن تراشه با استفاده از ولتاژ هاي تريگر وتريشولد صورت مي گيرد .

درفاصله زماني  خازن C توسط پايه 7- که از داخل تراشه با پايه يک حالت کليدي وصل  و قطع را دارد ، دشارژ مي شود و تداوم اين کار باعث ظاهر شدن موج نوسانگر مربعي شکل در پايه  3 مي شود که زمان On موج مربعي مدت زمان شارژ خازن   و زمان OFF موج مدت زمان دشارژ خازن  مي باشد به عبارت ديگر با تغيير عقا ديگر   مي توان مدت زمان ON وoff يک دوره کامل موج وهمچنين فرکانس يا همان T رانيز کنترل کرد و با توجه به مورد استفاده خود موجهايي با فرکانس هاي متفاوت و زمان ON  و OFF دلخواه بدست آورد که اين مقادير توسط فرمول هاي زير براي  قابل محاسبه مي باشند .

تنظيم کننده ولتاژ L7809

سري تراشه هاي L7800 که داراي سه پايه مي باشند ، تنظيم کننده ولتاژ مثبت درزنج هاي مختلف هستند که مي توان از روي شماره تراشه به ولتاژ dc خروجي آنهايي برد به طوري که در شماره L7800  ؛دوصفر آخر نماينده مقدار ولتاژ خروجي است . همچنين اين تراشه در اشکال و مشخصات متفاوت موجود مي باشد . که کاربد هاي آن با توجه به مشخصات ساختاري متفاوت است . پايه شماره 1 اين تراشه ورودي است . ولتاژ ورودي اين تراشه مي تواند برق شهري باشد که با استفاده از يک ترانسفورماتور کاهنده مثلاٌ 220 ولت به 12 ولت و پس از عبور اين ولتاژ از 4 ديود که همان يک سوکننده پل مي باشند به ورودي تراشه برسد . پايه هاي شماره 2 زمين است وپايه شماره 3 ، خروجي تراشه است که يک ولتاژ خطي شده ثابت را درآن خواهيم داشت .برخي از خصوصيات اين تراشه عبارت است از .

  1. 9، 12، 5/1 ،18 ، 24 ولت  3- حفاظت گرمايي بالا . اين تراشه در موارد ي که به ولتاژ ،ثابتي نياز است مورد استفاده قرار بزرگترين مزيت اين تراشه ، خطي بودن کامل وبدون ريپل ونويزاست .

پيش تقويت کننده دوکاناله LA3161

اين تراشه اي است که به عنوان تقويت کننده ولتاژ  ورودي به کار مي رود . که به دليل وجود دوتقويت کننده مجزا در اين تراشه مي توان بهره ي نسبتاٌ بالايي از اين تراشه گرفت . LA3161 داراي 8  پايه مي باشد که پايه 2 و پايه 8  ، ورودي تقويت کننده هاي شماره يک و شماره2 است . پايه هاي 2 و7 ، مسير فيدبک با خروجي راتشکيل مي دهند که با تغيير مقدار مقاومت بين پايه 2 و خروجي تقويت کننده شماره يک و همچنين با تغيير مقدار مقاومت بين پايه 7 و خروجي تقويت کننده شماره دو مي توان مقدار بهره ي هر دو تقويت کننده را تغيير داد . پايه 3، خروجي تقويت کننده شماره يک و پايه شماره 6 خروجي تقويت کننده ي شماره  2مي باشد . پايه 4 ، تغذيه تراشه و به VCC  وصل مي شود و پايه 5 نيز مستقيماٌ به زمين وصل  مي شود . برخي از مشخصات ساختاري اين تراشه :1- تقويت کننده دوکاناله 2- حذف ريپل با تنظيم کننده ولتاژ دروني تراشه با عملکرد خوب 3- احتياج کم به المان هاي خارجي 5-نويز کم ماکزييم ولتاژ منبع تغذيه VCC اين تراشه 18 ولت است که توصيه مي شود از 9 ولت استفاده شود محدوده دمايي اين تراشه بين 20-سانتي گراد تا75+ سانتي گراد است . بهره هر کدام از تراشه ها مي تواند حدود 35db باشد . ولتاژ خروجي داراي اعوجاج هارمونيک 1% است . مقاومت بار اين تراشه بهتر است درحدود 10کيلو اهم باشد و مقاومت ورودي اين تراشه برابر 100 کيلو اهم است بايد يادآوري هم کنيم که ما از تقويت کننده شماره يک اين تراشه به عنوان يک تقويت کننده لگاريتمي استفاده مي کنيم . 

دليل اين کار شدت نور رسيده به گيرنده مادون قرمز مي باشد که ما بايد طوري تقويت کننده شود و همچنين به دليل کاهش اثرات کرما در تقويت کننده ما از دو ديود an4148 استفاده مي کنيم که به صورت موازي و معکوس به پايه هاي 2و3 مسير فيزيک  ، متصل هستند اين کار باعث به حداقل رسيدن اثرات دما مي شود سنسورمجاورتي مادون قرمز دريک نگاه :خلاصه اي از معرفي ، عملکرد و کاربرد پروژه .پروژه سنسور مجاورتي مادون قرمز همان طور که از عنوان آن پيدا است سنسوري است که با استفاده از نور مادون قرمز کار مي کند . بدين صورت که وقتي جسمي از مقابل اين حسگر عبور مي کند نور مادون قرمزفرستنده به جسم برخورد کرده و منعکس مي شود نور برگشتي يا منعکس شده از جسم ؛پس از برخورد به گير نده مي رسد ، و اين توانايي سرعت ابراي سنسور ايجاد مي کند :که حسگر عبور جسم را تشخيص بدهد . و با توجه به نوع کاربرد آن ،عکس العمل نسان دهد اين پروژه از 5 قسمت تشکيل شده است . منبع تغذيه رکوله شده فرستنده کيرنده تقويت کننده و آشکار ساز حلقه قفل فاز قسمت اول اين پروژه منبع تغذيه مدار است که ما با استفاده از يک ترانسفورماتور کاهنده 12ولتي ، و استفاده از يکسوکننده تمام موج پل و يک ر.کولاتور ولتاژ و ولتي توانسته ايم يک ولتاژ خطي و ولتي را بدست آوريم . اين ولتاژ در تمام مدار به عنوان vcc براي کل تراشه ها مورد استفاده قرار مي گيرد پس درکل مدار ها تنها منبع تغذيه و ولتي مثبت را داريم . قسمت دوم مدارفرستنده مادون قرمز است . براي اينکار ما با استفاده از تراشه تايمر 555 يک نوسانگر با فرکانس 100 کيلو هرتز مي فرستد . قسمت سوم گيرنده مادون قرمز است اين قسمت نور برگشتي ومنعکس شده از جسمي که از مقابل سنسور گذشته را  پاسخ دهيد جذب مي کند البته شدت نور جذب شده که درگيرنده مادون قرمز به ولتاژ تبديل اين به دليل ضريب انعکاس اجسام مي باشد . اجسام شفاف نور را بيشتر از اجسام کدر منعکس مي کنند . به همين دليل مقدار ولتاژ توليد شده درگيرنده به نوع جسمي که از جلوي سنسور عبور مي کند بستگي دار د. قسمت بعدي تقويت کننده ولتاژ است اين قسمت ولتاژ گرفته شده درگيرنده را براي تشخيص بهتر وتمايز آن با نويز تقويت مي کند که خود اين قسمت از دو جز تشکيل شده از تقويت کننده لگاريتي و تقويت کننده خطي که هر کدام کاربردي متفاوت دارند .و قسمت آخر اين سنسور ،حلقه قفل فاز يا همان PLL است اين قسمت فرکانس ولتاژ هاي تقويت شده را با ولتاژ هاي تقويت شده را با فرکانس داخلي اسلاتور خود مقايسه کرده و زماني که اين ها هردو برابر باشد قفل مي کند و دانشجويان درخروجي عکس العمل نشان مي دهد . البته مبناي مقايسه فرکانس همان 100 هرتز است . به طور مثال مي توان درخروجي با قرار دادن يک LED ، وجود شي را مشخص کرد .

از کاربردهاي اين حسگر مي توان موارد زير را نام برد .1- درمکان هاي امنيتي براي عبور و مرور افراد 2- براي هشدار دادن درعبور از خط قرمز و وارد شدن به منطقه خطر مثلاٌ درخط توليد خودرو 3- براي شمارش تعداد خودرو ورودي در پارکينگ يا تعداد افراد ورودي درفروشگاهها 4- براي شمارش کالا دربسته بندي کالاها و مي توان از کاربرد هاي صنعتي اين سنسور در موارد مختلف نام برد .

تشريح پروژه به صورت عملي

تاحال به توضيح موارد استفاده شده در پروژه به صورت تئوري پرداختيم . وتمام مفاهيم و تعاريف ، ساختار و عملکرد تراشه ها ، ديود ها ي فرستنده و گيرنده مادون قرمز ، وديگر موارد را به تفصيل بيان کرديم . حال همان قسمت ها سرعت ر ابه صورت عملي مورد بررسي قرار مي دهيم و موارد مختلف پروژه رابا هم مچ کرده و نتايج نهايي را درعمل مي بينيم . انجام آزمايشات و رسيدن به نتيجه مطلوب ، دراتاق پروژه دانشگاه صورت گرقت و ما با استفاده از وسايل لازم بخصوص اسيلاسکوب و منبع تغذيه و .... موفق به انجام پروژه شديم .ما دراين پروژه به يک منبع تغذيه براي VCC تراشه ها لازم داريم . اين منبع تغذيه که در واقع بايد ولتاژ و ولتي خطي را به کل مدار تزريق بکند با استفاده از تراشه و 780 صورت گرفت با استفاده  از يک ترانسفورماتور کاهنده برق شهري را به 12ولت ac  رسانديم و بعد به وسيله 4ديود يکسوساز تمام موج پل درست کرديم . در ادامه تراشه 7809 که داراي 3پايه مي باشد ، ولتاژ يک سوشده از پايه يک وارد و درپايه 3 خروجي خطي شده و ولت را به وجود آورديم . قسمت بعدي فرستنده مادون قرمز است ما براي اينکه نور مادون قرمز به صورت پالس فرستاده شود از تراشه 555 به عنوان اسلاتور استفاده کرديم . البته براي اينکه بتوانيم فرکانس موجهاي مربعي خروجي تراشه را مقدار ON ياOFF بودن راتنظيم کنيم بين پايه هاي 6 و7  از يک مقاومت متغيير 10 کيلوهر تز در خروجي تراشه داريم اما اين پالسها داراي نويز واور شولد بالايي هستند  . براي حذف اين نويزها مامجبورشديم اما اين پالسها  مربع 100 کيلو هرتز در خروجي تراشه داريم اما اين پالسها داراي نويز واورشولد بالايي هستند براي حذف اين نويز ها مامجبورشديم از يک گيت تريگز ‌NAND که تراشه 4093 داراي چنين شرايطي است . استفاده کنيم . البته چون ورودي و خروجي اين تراشه اختلاف فاز 180 درجه دارند ، ما از دوتريگر NAND اين تراشه استفاده کرديم . خروجي تراشه 555 را به پايه هاي 1و2 اين تراشه داديم وخروجي رااز پايه 3 گرفتيم دوباره ،خروجي پايه 3 را  به پايه هاي 5 و6 تراشه مي دهيم و خروجي موج مربعي بدون نويز را از پايه 4 اين تراشه مي گيريم و اين خروجي را با استفاده از يک مقاومت به ديود فرستنده مادون قرمز وصل مي کنيم اين ديود زماني که موج مربعي ON است خاموش و زماني که OFF است روشن مي باشد درحقيقت کاتر ديود به خروجي 4093 وصل مي شود و  آند ديود به منبع تغذيه وصل مي شود بايد توجه شود که چون فرکانس اسلاتور بالاست بنابراين به دليل کمتر بودن زمان T تقريباٌ ديود فرستنده به صورت پيوسته نور را مي فرستد . درقسمت ديگر گيرنده قرار دارد که متشکل از ديود گيرنده مادون قرمز يک ترانسفورماتور BC149  و چند مقاومت و چند خازن .ديود مادون قرمز از نوع گيرنده بايد درمدار به حالت معکوس قرار گيرد نور مادون قرمز که يک گيرنده فرستاده مي شود پس از برخورد ،به صورت موج هاي سينوسي درسرکاتر ديود نمايان مي گردد و از طريق مقاومت 47 کيلواهم به اميتر ترانزيستور وبعد از طريق خازن 22 نانوفاراد به پايه 2  تقويت کننده LA3161 مي رسد . ترانزيستور و بعد  به دليل اينکه کلکتور آن به VCC وصل است هميشه روشن است . بعد از اينکه موج سينوسي به پيش تقويت کننده مي رسد با استفاده از فيد بک تقويت مي شود . اين قسمت يک تقويت کننده لگاريتي است و همچنين دوديود به صورت موازي و معکوس در مسير فيد بک قرار دارند اين ها اثر دما را به حداقل کاهش مي دهند . خروجي اول تقويت کننده پايه 3 است اين خروجي دوباره تقويت خطي شده و در پايه 6 به عنوان خروجي نهايي تقويت کننده ،خارج مي شود .اين خروجي داراي فرکانس فرستنده مي باشد که بوسيله يک مقاومت 10 کيلواهم و خازن 100 پيلو فاراد به ورودي تراشه حلقه قفل فاز مي رسد درحلقه قفل فاز نيز پس از مقايسه فرکانس ورودي با فرکانس اسلاتور داخلي در خروجي عکس العمل نشان مي دهد که اگر اين دو فرکانس مساوي باشد LED اي که به خروج وصل است روشن مي شود . فرکانس داخلي تراشه 567 با استفاده از مقاومت 4.7 کيلواهم و خازن 2.2 نانو فاراد ساخته مي شود بهترين فاصله بين ديود مادون قرمز گيرنده و فرستنده مادون قرمز چقدر بايد باشد . در حقيقت ما مي‌خواهيم بدانيم فاصله بين فرستنده و گيرنده چه تاْ ثيري بر فاصله عملکرد يا همان فاصله تساسيت سنسور مي‌گذارد . با انجام آ زمايشات و تغيير فاصله بين گيرنده و فرستنده  به نتايج زير رسيديم . اگر فاصله گيرنده و فرستنده حدود 3 سانتي متر باشد ماکزيم فاصله و حساسيت که جسمي از روي آشکار ساز مجاورتي مي گذارد برابر 25 سانتي متر است در فاصله 10 سانتي متري بين فرستنده و گيرنده ماکزيم فاصله برابر 65الي 75 است . در فاصله 12 سانتي بين فرستنده گيرنده 40 الي 50 سانتي متر و دانشجويان درفاصله 22 سانتي متر بين فرستنده و گيرنده ماکزيم فاصله برابربا 30 الي 40   است .

نظرات 0
برای ارسال دیدگاه وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود به حساب کاربری ایجاد حساب کاربری
حمید نظری
PLL  چيست و چه کاربردهايي دارد ؟
زیگماوب