音调解码器567详解

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。
参　　数
条　件
NE567
单　位
最　小
典　型
最　大
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
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
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
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