LM565 위상 고정 루프 IC - 선형 시스템을 위한 이상적인 솔루션

565 위상 고정 루프(PLL)는 입력 신호의 위상과 관련된 위상을 가진 출력 신호를 생성하는 제어 시스템입니다. 일부 유형에는 피드백 루프에 위상 검출기와 가변 주파수 발진기가 포함될 수 있습니다.

단순 아날로그 위상 고정 루프

LM565 IC는 위상 검출기와 전압 제어 발진기(VCO)로 구성된 범용 위상 고정 루프 칩입니다. 이 글을 통해 LM565 IC의 특징, 블록 다이어그램, 응용 분야 등을 자세히 알아보겠습니다.

LM565 핀아웃 구성

LM565 PLL은 14개의 핀을 가지고 있으며 각 핀의 기능은 다음과 같습니다.

LM565 핀아웃

핀 1 / -Vcc – 음의 전원 공급 입력 핀입니다.

핀 2, 3 / 입력 – FM 신호 또는 위상 검출기 입력 핀입니다.

핀 4 / VCO 출력 – 전압 제어 발진기(VCO) 출력 핀으로 기능합니다.

핀 5 / 위상 비교기 VCO 입력 – 위상 검출기 입력 핀으로 VCO 출력을 피드백합니다.

핀 6 / 기준 출력 – 내부 증폭기 기준 출력을 나타냅니다.

핀 7 / VCO 제어 전압 – 이 핀을 통해 VCO 제어 전압을 얻을 수 있습니다.

핀 8 / 타이밍 저항 – VCO의 자유 진동 주파수를 결정하는 저항 핀입니다.

핀 9 / 타이밍 커패시터 – VCO의 자유 진동 주파수를 위한 커패시터 핀입니다.

핀 10 / +Vcc – 양의 전원 공급 핀입니다.

핀 11~14 – 이 네 핀은 연결되지 않습니다(NC).

이제 LM565 IC의 사양과 특징을 살펴보겠습니다.

위상 고정 루프(PLL)는 일반적으로 다음 세 블록으로 구성됩니다.

LM565 PLL 간소화 블록 다이어그램

다이어그램에서 위상 검출기 출력이 능동 로우패스 필터의 입력이 되고, 로우패스 필터 출력이 VCO의 입력이 됨을 알 수 있습니다.

간단히 말해 PLL은 다음과 같이 동작합니다.

위상 검출기(PD)는 피드백 신호/출력(f_out)과 입력 신호 주파수(f_in) 간의 위상 차이에 비례하는 DC 전압을 생성합니다.
PD가 승산기 역할을 하므로 f_in과 f_out의 주파수 차이와 합(f_in+f_out) 두 개의 주파수 출력을 얻습니다.
능동 로우패스 필터가 신호를 증폭하고 위상 검출기 출력에서 고주파 성분을 제거한 후 DC 전압을 출력합니다.
입력이 없으면 VCO는 특정 주파수의 신호를 제공하며, 여기에 DC 전압을 가해 주파수를 양쪽으로 이동시킬 수 있습니다. 따라서 로우패스 필터 출력의 DC 전압은 주파수 편차에 정비례합니다.

참고: 입력 신호 주파수가 VCO 주파수와 같아질 때까지 이 과정이 반복됩니다.

PLL은 다음 세 가지 모드로 동작합니다.

초기에 PLL에 입력이 없으면 자유 진동 모드로 동작합니다. 주파수를 입력하면 VCO 출력 주파수가 포착 모드로 바뀌고, 최종적으로 입력 신호 주파수가 VCO 출력 주파수와 같아지면 잠금 모드로 동작합니다.

LM565 PLL 블록 다이어그램

IC 565의 블록 다이어그램에는 피드백 루프 내의 VCO, 증폭기, 로우패스 필터, 위상 검출기가 포함됩니다.

위상 고정 피드백 루프는 내부적으로 연결되어 있지 않으므로, 핀 4(VCO 출력)를 핀 5(위상 비교기 입력)에 외부적으로 연결해야 합니다.

주파수 증배 응용에 IC565를 사용할 때는 루프 내 핀 5와 핀 4 사이에 디지털 주파수 분할기를 삽입합니다.

LM565 IC의 대체품 또는 교체품으로는 74LV4046A, 74HCT9046A, MAX2880, MC1648 등이 있습니다.

사용법을 이해하기 위해 LM565 IC 내부 블록 다이어그램을 살펴보겠습니다.

LM565 PLL 칩 내부 블록 다이어그램

핀 3과 핀 2는 입력 핀으로 아날로그 입력 신호 연결에 사용됩니다. 핀 3은 주로 접지되어 있으므로 핀 2가 실질적인 입력이 됩니다.
입력 신호와 VCO 피드백/출력이 위상 검출기(PD)로 들어갑니다. PD는 주파수나 위상 차이가 있을 때 양의 출력 전압을 생성하고, 신호가 위상/주파수면에서 일치하면 0V를 출력합니다.
출력 전압은 증폭기로 들어가 증폭된 후 VCO로 전달됩니다. VCO는 입력 전압 크기에 해당하는 주파수로 파형을 증가/감소시킵니다.
이 조정을 통해 VCO 주파수와 입력 신호 주파수가 일치하게 됩니다.
입력이 없으면 VCO는 자유 진동 모드로, 핀 8의 저항과 핀 9의 커패시터로 결정된 주파수의 신호를 생성합니다.