CD4046是通用的CMOS鎖相環(huán)集成電路，其特點(diǎn)是電源電壓范圍寬（為3V－18V），輸入阻抗高(約100MΩ)，動(dòng)態(tài)功耗小，在中心頻率f0為10kHz下功耗僅為600μW，屬微功耗器件。
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CD4046鎖相的意義是相位同步的自動(dòng)控制,功能是完成兩個(gè)電信號(hào)相位同步的自動(dòng)控制閉環(huán)系統(tǒng)叫做鎖相環(huán),簡(jiǎn)稱PLL。它廣泛應(yīng)用于廣播通信、頻率合成、自動(dòng)控制及時(shí)鐘同步等技術(shù)領(lǐng)域。鎖相環(huán)主要由相位比較器（PC）、壓控振蕩器（VCO）。低通濾波器三部分組成,如下所示。
CD4046鎖相環(huán)應(yīng)用
CD4046內(nèi)部電原理框圖
CD4046工作原理：輸入信號(hào) Ui從14腳輸入后，經(jīng)放大器A1進(jìn)行放大、整形后加到相位比較器Ⅰ、Ⅱ的輸入端，圖3開(kāi)關(guān)K撥至2腳，則比較器Ⅰ將從3腳輸入的比較信號(hào)Uo與輸入信號(hào)Ui作相位比較，從相位比較器輸出的誤差電壓UΨ則反映出兩者的相位差。UΨ經(jīng)R3、R4及C2濾波后得到一控制電壓Ud加至壓控振蕩器VCO的輸入端9腳，調(diào)整VCO的振蕩頻率f2，使f2迅速逼近信號(hào)頻率f1。VCO的輸出又經(jīng)除法器再進(jìn)入相位比較器Ⅰ，繼續(xù)與Ui進(jìn)行相位比較，最后使得f2＝f1，兩者的相位差為一定值，實(shí)現(xiàn)了相位鎖定。若開(kāi)關(guān)K撥至13腳，則相位比較器Ⅱ工作，過(guò)程與上述相同，不再贅述。
下圖是CD4046的引腳排列，采用16腳雙列直插式，各管腳功能：
1腳相位輸出端，環(huán)路人鎖時(shí)為高電平，環(huán)路失鎖時(shí)為低電平。
2腳相位比較器Ⅰ的輸出端。
3腳比較信號(hào)輸入端。
4腳壓控振蕩器輸出端。
5腳禁止端，高電平時(shí)禁止，低電平時(shí)允許壓控振蕩器工作。
6、7腳外接振蕩電容。
8、16腳電源的負(fù)端和正端。
9腳壓控振蕩器的控制端。
10腳解調(diào)輸出端，用于FM解調(diào)。
11、12腳外接振蕩電阻。
13腳相位比較器Ⅱ的輸出端。
14腳信號(hào)輸入端。
15腳內(nèi)部獨(dú)立的齊納穩(wěn)壓管負(fù)極。
CD4046引腳圖
CD4046典型應(yīng)用電路。
圖6是用CD4046的VCO組成的方波發(fā)生器，當(dāng)其9腳輸入端固定接電源時(shí)，電路即起基本方波振蕩器的作用。振蕩器的充、放電電容C1接在6腳與7腳之間，調(diào)節(jié)電阻R1阻值即可調(diào)整振蕩器振蕩頻率，振蕩方波信號(hào)從4腳輸出。按圖示數(shù)值，振蕩頻率變化范圍在20Hz至2kHz。
CD4046的VCO方波發(fā)生器
圖 6
圖7是CD4046鎖相環(huán)用于調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)電路。如果由載頻為10kHz組成的調(diào)頻信號(hào)，用400Hz音頻信號(hào)調(diào)制，假如調(diào)頻信號(hào)的總振幅小于400mV時(shí)，用CD4046時(shí)則應(yīng)經(jīng)放大器放大后用交流耦合到鎖相環(huán)的14腳輸入端環(huán)路的相位比較器采用比較器Ⅰ，因?yàn)樾枰i相環(huán)系統(tǒng)中的中心頻率f0等于調(diào)頻信號(hào)的載頻，這樣會(huì)引起壓控振蕩器輸出與輸入信號(hào)輸入間產(chǎn)生不同的相位差，從而在壓控振蕩器輸入端產(chǎn)生與輸入信號(hào)頻率變化相應(yīng)的電壓變化，這個(gè)電壓變化經(jīng)源跟隨器隔離后在壓控振蕩器的解調(diào)輸出端10腳輸出解調(diào)信號(hào)。當(dāng)VDD為10V，R1為10kΩ，C1為100pF時(shí)，鎖相環(huán)路的捕捉范圍為±0.4kHz。解調(diào)器輸出幅度取決于源跟隨器外接電阻R3值的大小。
CD4046鎖相環(huán)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)電路
圖 7
圖8用CD4046與BCD加法計(jì)數(shù)器CD4518構(gòu)成的100倍頻電路。剛開(kāi)機(jī)時(shí)，f2可能不等于f1，假定f2<f1，此時(shí)相位比較器Ⅱ輸U(kuò)Ψ為高電平，經(jīng)濾波后Ud逐漸升高使VCO輸出頻率f2迅速上升，f2增大值至 f2=f1，如果此時(shí) Ui滯后 U0，則相位比較器Ⅱ輸出UΨ為低電平。UΨ經(jīng)濾波后得到的Ud信號(hào)開(kāi)始下降，這就迫使VCO對(duì)f2進(jìn)行微調(diào)，最后達(dá)到f2/N=f1，并且f2與f1的相位差Δφ=0°。，進(jìn)入鎖定狀態(tài)。如果此后f1又發(fā)生變化，鎖相環(huán)能再次捕獲f1，使f2與f1相位鎖定。
CD4046與BCD加法計(jì)數(shù)器CD4518構(gòu)成的100倍頻電路