量程可變的轉速信號檢測 - 基于鎖相環(huán)的可變量程轉速控制系統(tǒng)

　　3.1 基于CD4046的倍率可變的窄帶跟蹤電路

　　PLLCD4046[4]是由存儲式邊沿觸發(fā)鑒頻鑒相電路、VCO壓控振蕩器、低通濾波器等組成的相位負反饋閉環(huán)電路。該電路的鑒相器克服了正弦鑒相器的非線性及無鑒頻功能的缺陷[2～3]，且其同步帶、捕捉帶和快捕帶相同，捕捉時間等于快捕時間，失鎖時捕捉能力強、速度快。

　　基于CD4046的倍率可變的窄帶跟蹤電路總體組成如圖4所示。其中，A1、A2及其阻容元件組成同相有源比例積分濾波器，÷N電路為N倍分頻器。采用有源比例積分器作環(huán)路濾波時，鎖相環(huán)具有很好的窄帶跟蹤特性。

　　3.2 提高跟蹤精度的措施

　　3.3 倍頻原理及控制器量程分檔

　　鎖相環(huán)是一個頻率信號具有相位負反饋的電路。當相位鎖定時，輸入信號和反饋信號fi的頻率相同，相位差固定(與鑒相器形式有關，這里為零相位差)。倍頻原理如圖5所示。如在壓控振蕩器后面接有可變分頻系數的N分頻器(這里采用人工切換分頻器CD4046的輸出端而得到不同的分頻系數)，反饋到鑒相器的信號頻率為f0/N，當鑒相器相位鎖定時，fi=f0/N，即f0=Nfi。若以壓控振蕩器的輸出頻率f0作輸出信號，就達到了N倍頻的目的(即 f0=Nfi)，分頻器分頻系數N即為電路的倍頻系數。對于研制的四極電機的控制器而言，可分為三檔：1500r/min、750r/min、375r/min，則取倍頻系數分別為16、32、64，各檔對應的最高頻率都為1600Hz。這為電荷轉移式f/v轉換電路的定時參數的設計帶來了方便?？刂破饕赞D速表指示電機轉速，分三檔量程指示，使操作更直觀方便，精度更高。

　　4 試驗結果

　　圖4中，將分頻器短接(即N=1)，便以儀器觀察電路的跟蹤特性，用低頻特性測試儀作掃頻信號發(fā)生器，其輸出信號加到被測試電路代替?zhèn)鞲衅餍盘杅i，同時加到本身的輸入端以觀察并調整掃頻速率。用動態(tài)分析儀分析fi和fo的頻譜并同時觀察兩路信號的跟蹤情況。設置掃描頻率范圍為200Hz～20kHz，掃描速率到滿幅1.5秒做電路功能測試，結果如表1所示。第一點的明顯的誤差產生原因是掃頻信號由于20kHz瞬時返0，濾波電容放電跟不上所致，手動掃描時無此現象，實際測量時無此突變情況。該掃描速度相當于20kHz/1.5s=13.3kHz。可見該電路的頻率跟蹤性能是優(yōu)良的。

　　該電路系統(tǒng)已成功使用在具有卷繞特征的調速系統(tǒng)中，具有價格低廉、制作方便、信號檢測精度高、分檔方便的特點，可廣泛應用于被控信號頻率變化范圍大、變化速度高的場合。