摘 要：
- 较宽的电源电压规模（3.0～18V）；
- 低功耗（70μA）；
- 振动频率高且安稳（1.3MHz）；
- 频率温度漂移小；
- VCO输出线性好（1%）。
2.1 数字锁相环4046在本规划中的运用
本规划中，传感器收集轿车打火体系中的电火花信号，此信号经过限幅、滤波、稳压，送给电压比较器的同相输入端，与反相输入端的稳定电压值进行比较，输出信号为矩形脉冲，高电平为运算放大器的电源电压值。经过处理后的信号送给数字锁相环4046的输入信号端口，选用4046的第二相位比较器，当输出信号（4管脚）的相位与输入信号的相位差稳守时，输出信号频率为输入信号频率的整数倍。频率巨细取决于相位比较器的输出信号经低通滤波处理后的电压和6、7管脚间的电容和11、12管脚上外接的电阻的巨细。
3 丈量轿车转速的规划电路完结
关于4缸、6缸和8缸轿车发动机，为了得到一致的转速计算公式，需要对4046的输出信号进行不同的分频。关于4缸轿车发动机来说，4046的输出信号要经过6分频，关于6缸轿车发动机来说，4046的输出信号要经过4分频，关于8缸轿车发动机来说，4046的输出信号要经过3分频。而计数器具有分频功用，本规划中选用具有可变计数器功用的CMOS芯片4018。只需把4018芯片的6管脚接到1管脚DATA端，就构成6进制计数器，对输入时钟信号进行6分频；只需把4018芯片的4管脚接到1管脚DATA端，就构成四进制计数器，对输入时钟信号进行4分频；把第4和第5管脚经相与后再接到1管脚DATA端，就构成三进制计数器，对输入时钟信号进行3分频；选用一个多路开关就可完结对不同汽缸轿车的转速丈量。
4046的输出信号经计数器计数，数据锁存后，送给译码电路，译码输出驱动共阴极发光二极管，直接显现丈量成果。
整个丈量体系可用以下原理框图表明。
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4 要害规划环节的仿真
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本规划的要害环节是数字锁相环4046的锁相和压控振动功用以及可变计数器4018的分频功用。电路规划与制版软件Protel 99内含一个功用强大的模/数混合信号仿真器，可进行瞬态剖析， 显现电路节点的波形，然后验证规划的可行性。可使用此软件的仿真功用来剖析4018和4046的功用以及在本规划中的运用。
4.1 4018的分频功用仿真
4.1.1 6分频的完结
由以上剖析可知道，只需把4018的6管脚输出接到1管脚DATA端，4018就成为六进制计数器，电路衔接如图3所示。
仿真时，在4018的时钟CLK端加上频率为1MHz的方波信号，调查输入信号Ui和输出信号Uo，波形图如图4所示，用软件所带丈量光标丈量两个信号的频率，Ui的频率恰为Uo的频率的6倍，用4018成功地完结了输入信号的6分频。
4.1.2 4分频与3分频的完结
只需把4018芯片的4管脚接到1管脚DATA端，就可对输入时钟信号进行4分频，把第4和第5管脚相与后再接到1管脚DATA端，就可对输入时钟信号进行3分频，相应的电路衔接图和仿真波形不再赘述。
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4.2 4046的锁相功用和压控振动功用仿真
4.2.1 4046的锁相功用仿真
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4046内部有两个相位比较器，本规划中运用相位比较器2，把信号输入端（14管脚）的信号与比较输入端（3管脚）的信号进行相位比较，将相位差转化为脉冲信号输出，此信号经过低通滤波器滤波，作为压控振动器的输入信号，只需14管脚和3管脚的信号相位差稳定，压控振动器的输入信号就为定值，压控振动器的输出信号频率就为14管脚信号频率的倍数。实践电路衔接图如图5所示。
图5中，经传感器收集并预处理过的信号从信号输入端（14管脚）输入，压控振动器的输出信号（4管脚）经4018分频后反应至比较信号输入端（3管脚），鉴相后的信号从相位比较器2（13管脚）输出，此信号经低通滤波处理后送给压控振动器输入端（9管脚），输出信号频率由压控振动器输入信号和6、7管脚间的电容C1和11、12管脚上的电阻R1、R2决议。
对4046的锁相功用进行仿真时，从14管脚输入频率为60Hz，高电平为电源电压（10V），占空比为1/4的矩形波信号，从3管脚输入频率为60Hz，高电平为电源电压（10V），占空比为1/2的矩形波信号，二者的相位差是稳定的，从相位比较器2输出的信号滤波后成为直流信号，送给压控振动器输入端，相应的仿真波形图如图6所示。
由上图可以看出，当输入信号和比较信号的相位差坚持稳守时，鉴相后的信号经低通滤波处理后为直流信号，此信号操控压控振动器的输出信号频率。
4.2.2 4046的压控振动功用仿真
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当外围参数确认后，4046的压控振动器输出信号频率取决于VCO IN端的直流信号巨细。经过设置不同的输入直流信号电压，调查输出信号波形。所选用的电路衔接图如图7所示。
分别给VCO IN端加上1.0～7.0V的直流电压，调查VCO OUT端的输出信号波形，所得波形图如图8所示。
经过丈量光标丈量各输出信号的周期，再转化成频率，所得波形频率与输入直流电压的联系如表1所示。
经过以上波形显现和丈量数据可以得出以下定论，压控振动器的输出信号频率与输入电压具有很好的线性联系，输出信号频率超出音频规模。
5 结束语
本规划运用数字锁相芯片具有的锁相和压控振动功用，发生高频振动，驱动可变计数器进行不同分频，发生的与轿车转速成正比的信号经计数、译码后显现丈量成果。配以合理的传感器收集信号，可用于不同汽缸的轿车转速的丈量，具有必定的实用价值和运用远景。
使用数字锁相环芯片4046和可变计数器4018完结对轿车转速的丈量，经过计数、译码、显现，直观得出丈量成果，对要害的规划环节进行了仿真，验证了规划的可行性。
要害词：数字锁相环；压控振动器；转速；分频；仿真
1 前语
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锁相环路诞生于20世纪30年代。近年来，锁相技能在通讯、航天、丈量、电视、原子能、电机操控等范畴，可以高功用地完结信号的提取、信号的盯梢与同步，模仿和数字通讯的调制与解调、频率组成、滤波等功用，已经成为电子设备中常用的根本部件之一。为了便于调整，降低成本和进步可靠性，现在已有多种不同功用的集成锁相环电路，首要分为模仿和数字两种。
数字锁相芯片4046结构简略，接线便利，功用扩展简单，在音频发生器规划、鉴相、频率组成、压频转化等方面取得广泛运用。本文使用4046的锁相和压控振动原理，结合计数器的分频功用，并经过计数和译码显现丈量不同汽缸轿车的转速。
2 数字锁相环4046的功用及在本规划中的运用
2.1 数字锁相环4046功用简介
数字锁相环4046包括两个相位比较器，一个压控振动器（VCO），一个源极跟从器和齐纳二极管。比较器有两个共用信号输入端，一个是输入信号端，一个是比较信号输入端，关于大幅值信号，可直接耦合到比较器输入端，关于小幅值信号，可经过电容耦合到放大器上，再送给信号输入端。
相位比较器1是一个或门，发生相位差信号（相位比较器1输出），并在压控振动器的输出信号中心频率处坚持90°相移不变。只需输入信号和比较信号（占空比都为50%）的相位差坚持稳定，压控振动器输出信号的中心频率就盯梢输入信号的频率，这也是锁相环锁相的实质。
相位比较器2是边际触发的数字存储网络，发生相位差信号（相位比较器2输出）和确认信号（相位脉冲输出），并在压控振动器的输出信号中心频率处坚持0°相移不变。只需输入信号和比较信号（与占空比无关）的相位差坚持稳定，压控振动器输出信号的中心频率就盯梢输入信号的频率。
压控振动器（VCO）发生的信号从VCO OUT 输出，振动频率由压控振动器输入信号（VCO IN）和6、7管脚间的%&&&&&%和11、12管脚上接的电阻一起确认，当外围参数确认后，振动频率的巨细与压控振动器输入信号成线性联系。
源极跟从器经过外接10kΩ以上的电阻接地。当INHIBIT 输入端信号为高电平时，就会屏蔽压控振动器和源极跟从器来减小功耗。齐纳二极管首要起稳压效果。
4046有以下首要特点：
