基于锁相环集成电路CD4046的红外无线耳机设计

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1、第37卷第2期江汉大学学报(自然科学版)VOl_37NO．22009年6月JournalofJianghanUniversity(NaturalSciences)Jun．2009基于锁相环集成电路CD4046的红外无线耳机设计王为庆，沈博，覃海明(1．中国地质大学机械与电子信息学院，武汉430074；2．中国地质大学地球物理与空间信息学院，武汉430074；3．煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆400037)摘要：采用锁相环技术，通过调频方式实现一款红外无线耳机．选用的锁相环器件CD4046是一种低频多功能锁相环集成电路，具有使用简单、VCO中心频率和捕获频率范围可调、功耗低等特点．该调

2、频式红外无线耳机和调幅式红外无线耳机都具有供电方式多样、方向性好、音量可调节功能．但其比调幅式红外耳机具有较宽的带宽和较强的抗干扰性．关键词：锁相环(PLL)；CD4046；红外无线耳机；频率调制中图分类号：TN643文献标识码：A文章编号：1673—0143(2009)02—0031-04(vco)和低通滤波器三部分组成．CD4046的内O前言部结构框图如图1所示．信号的调制方式有三种，即调幅、调频及调相⋯．其中频率调制具有比幅度调制频率高、带宽宽、抗干扰强，同时比调相方式经济等特点．锁相环技术(PLL)是一种能自动跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统．该技术在频率调制方面应用十分广泛

3、，遍及广播、电视、通信、雷达、导航、计算机及仪表等领域_2J．锁相环集成电路CD4046是一种低频多功能单片数字锁相环集成电路，最高工作频率1．3MHz，电源电压3～18V．与类似的双极性单片锁相环集成电路相比，功耗仅为其数百分之一，因而它在频率调制与解调、频率合成、电视机彩色副波提取、FM立体声解码、遥控系统、频率的编码和译码等诸多方面均得到了应用．v￡EEK基于频率调制和锁相环技术的优点，本文在图1CD4046内部结构图文献[3】的基础上介绍一种应用锁相环和红外技CD4046是低功耗CMOS型多功能数字环．其术制作而成，采用频率调制方式，用红外线传送主要参数如下：音频信号的调频红外

4、无线耳机．该耳机具有供电(1)工作电压3～l8V；方式多样，传输距离接近10ITI，音质较好，红外(2)静态工作电流1O；信号基本不受电磁干扰，性价比高等特点．(3)最高工作频率1．3MHz；(4)稳压管稳定电压4．45～6．15v．1锁相环集成电路CD4046介绍CD4046含有两个相位比较器PCI与PCII．相锁相环主要由相位比较器(PC)、压控振荡器位比较器PCI要求输入信号为方波，并且要求方收稿日期：2009一O2—24作者简介：王为庆(1984一)，男，湖北监利人，硕士生，主要从事智能仪器设计与开发32江汉大学学报(自然科学版)总第37卷波信号的占空比为50％．而相位比较器P

5、CII对2调频红外无线耳机设计原理输入的方波信号占空比无此要求．在两个相位比较器的输入端有一个前置放大器，可把100mA调频红外无线耳机由发射机和接收机两部分的微弱信号变为满电平的方波脉冲．CD4046采组成．图3为原理设计框图．图4为发射机电路用16线双列直插式封装，各管脚功能如表1所示．图，图5为接收机电路图．为了求得供电方式多表1CD4046管脚功能表样，发射机和接收机均采用图6的供电方式．管脚号功能，PCII的锁定指示输出，锁定时为“1，’，失锁时为‘阴阴2PCI的输出端图3调频红外无线耳机设计原理框图3相位比较器比较输入端2．1发射机电路4VCO的输出端发射机电路(图4)包括

6、：(1)锁相环集成电VCO的禁止端，设置“l”时，VCO停止工作，路CD4046构成的频率调制电路；(2)红外发射设置‘时，VCO工作二极管D1-D3构成的红外发射电路．6外接电容端7外接电容端8电源地端9VCO控制输入端l0低通滤波器经缓冲放大后的输出端，外接电阻R1端，Rl、R2、c1和VDD决定VCO的“振荡频率12接R2，R2确定VCO的最低振荡频率，Ⅲ．PCII的输出端，它与2脚通过外接低通滤波器后“送入9脚14信号输入端，为内部稳压二极管的负电压引出端，使用时需要外接限流电阻tinUl6电源VDD图4发射机电路图VCO的中心频率由图1中的VDD、R1、R2音频信号在“’端输

7、入发射机电路．调节和C1的关系曲线图决定．当CD4046的供电电压R1，使Q1的Vce接近1V，提高三极管的静态工为5V，I为∞时，与Rl、C1的曲线关系如图作点，对音频信号不失真地放大．放大后的信号2所示．．表示输入信号的最小频率，表示被送人由CD4046构成的频率调制电路．如图4输入信号的最大频率．当I为∞时，锁定频率所示，VDD为5V，R3为2MQ，CD4046的第12范围由如下公式决定：脚悬空即其接人电阻阻值为∞，C3为20pF．根据2