日志

解决NE567应用中的一个怪问题

已有 932 次阅读2006-4-5 23:44 |个人分类:设计应用

        小弟最近设计一个光电检测装置。现场干扰光线很强，而且很多红外检测装置靠得很近，红外线的交叉干扰严重。所以我设计了一个带调制的红外发射和调谐检测电路，来解决这个问题。
       原理是利用某个频率调制红外线，检测时只检测这个频率分量的反射光。这样让不同传感器工作在不同频率上，互不干扰，且对环境光不反应。
        原理图如下，我最初的想法是利用NE567的本振输出，驱动红外LED，光电管的接收信号隔直流后送到NE567的信号输入端。这样，本振和检测中心频率完全一致，调校时无需对准频率。只需要改变电位器R1的值，就可以改变该传感器的工作频率。
        可是，实际工作时我发现，该电路不能工作！根本没有反应。检测本振输出正常、红外发射正常、红外接受正常、一直到3脚输入信号都正常。
        可是输出就是没反应,郁闷了很久....
        NE567我以前用过很多，从来就没问题，为什么偏偏这个电路就不能工作呢？拿出以前的电路对比，测波形，忽然发现一个问题：
        本振并不是一个固定频率！DATASHEET上并未详细说明，后来查看各种资料，才弄清楚NE567的原理： NE567的本振是在以中心频率附近抖动的，为的是能和中心频率附近的输入频率有频率、相位重合点，内部锁相环才能跟踪并锁定外部频率。如果外部输入频率在中心频率附近，本振频率的抖动总能和外输入有重合点，锁相环才能进入锁定状态。NE567正是判断锁相环是否锁住为检测手段的。果然，当567检测到信号后，测量5脚本振输出，频率稳定，不再抖动，且在很小范围内，能跟随输入信号频率。换句话说，567的输入检测部分其实是一个跟踪频率范围非常窄的锁相环。跟踪范围就是检测带宽，可以由外接电容来决定。
        这样，就存在一个问题，如果利用本振作为红外发射的驱动信号，又经过接受管Q1的反向，实际得到的是和本振同频、180度反相信号。这样就麻烦了，输入永远和本振反向，无论本振频率如何抖动，都不可能和输入有相位重合点。这样即使输入频率等于中心频率，锁相环永远不能进入锁定状态。
        为了证实这种猜测，测量1脚电压。1脚是调制检测（ToneDecode）电平，外接有滤波电容，在内部比较器和内基准比较，决定输出电平。如果输入信号能够让锁相环工作，该脚电压应该下降。测量以前能工作的电路，的确如此。再测量这次不能工作的电路发现，当红外线照射到接受管，输入有200mV左右信号，1脚电压反而上升！证明同频但是反向的输入信号反而加剧了失锁。

        最后为了验证这种想法，将Q1和R3位置互换，就得到了和本振同频同相的检测信号。果然，电路一切工作正常！

   结论：
1.NE567的功能是检测输入信号中是否存在本振频率分量。依靠跟踪频率范围非常窄的锁相环来实现。
2.当未检测到信号时，本振频率在中心频率附近，检测带宽范围内抖动，寻找锁定条件。一旦检测到输入信号，立即跟踪输入频率。
3.如果利用本振来作为信号激励驱动，注意一定要保证检测信号和本振同相位。即使存在相位差，也不能超过（带宽/本振）*2pi弧度。

感谢作者sharks的经验介绍!