PLL یا همان حلقه قفل فاز به طور اساسی به فرکانس سیستم کنترل حلقه محصور کننده گفته می شود که این تابعی بر اساس حساسیت اختلاف فاز که بین سیگنال ورودی و سیگنال خروجی نوسان گر کنترل شده است .هدف اساسی PLL قفل کردن یا سنکرون کردن زاویه ی لحظه ای (برای مثال فاز و فرکانس ) یک خروجی VCO به زاویه لحظه ای یک سیگنال میان گذر بیرونی که ممکن است نوعی مدولاسیون CW داشته باشد ؛ ایت .PLL باید مقایسه فاز را انجام دهد .PLL در مدار های مجتمع از چندین ساختار مشخص که دارای یک بلوگ دیاگرام مفید و خیلی جالب هستند ؛ تشکیل شده است .
شامل یک آشکار ساز فاز ،تقویت کننده و VCO است که ترکیبی آمیخته از تکنولوژی دیجنتال و آنالوگ را در یک بسته نشان می‌دهد .PLL ها در مدولاتورها ،دی مدو لاتورها ، ترکیب کننده های فرکانس حالتی پلکس کننده ها و انواعی از فرایند های سیگنالی دیده می شود .
ارزان بودن و در دسترس ها کاربرد های وسیعی را باعث می شود .
شکل شماره 2، پیکر بندی ای کلاسیک از PLL را نشان می دهد .
آشکار ساز فاز وسیله ای برای مقایسه کردن دو فرکانس ورودی و تولید کردن خروجی که شامل اختلاف فاز بین آنهاست .
اگر سیگنال ورودی با سیگنال نوسان گر داخلی برابر نبا شد ؛ سیگنال خطای فاز تقویت شده باعث می شود ؛ فرکانس VCO از جهت سیگنال ورودی منحرف شود .
در شرایط مناسب ، سیگنال VCO به طور کامل درسیگنال ورودی قفل می کند .
به این نکته با ید توجه شود که آشکار ساز فاز خروجی ، سیگنال Dc است .
و ورودی کنترل با vco ، مقداری از فرکانس ورودی را با خود داراست .
خروجی vco یک سیکنال با فرکانس تولید شده مساوی با ورودی است .
بنابراین تشخیص و تمیز ورودی از نویز تا حدودی مشکل است .
چون خروجی vco می تواند موجی مثلثی ، سینوسی یا هر آنچه نویز وارد شده از روش تولید شده یک موج سینوسی ر امقایسه کرده و قفل کند .
یکی از کاربرد های معمولی pLL ها دو شمارنده ها است Pll روشی برای تولید کردن پالس هاس ساعت در چند ین خط نیرو فرکانس برای مبدل های A/D است .
اساس نوسانگر کنترل شده ی ولتاژ VCO ، در شکل 3 نشان داده شده است .
این نشان می دهد که اساس نوسان گر کنترل شده ولتاژ که فرکانس اسیلاتور آن با تعیین می شود مشخص می گردد .
خازن متغییر است .
دیود ها بیشتر مواقع که در مدار معکوس قرار بگیرند مانند خازن متغییر عمل می کنند .
اما باید به مشخصات عملکرد آن در حالت اتصال معکوس توجه شود .
در بایاس معکوس این دیود به عنوان یک خازن عمل می کند و ناحیه تهی آن خاصیت دی الکتریک دارد .
محدودیت های شکست دیود تحت تاْثیر تغییر مقدار بایاس معکوس ، عرض ناحیه تهی را تغییر داده و بنابراین ظرفیت موًثری که توسط دیود به وجود می آید ، تغییر خواهد کرد ؛ که این تغییرات ،تغییر فرکانس رزنانس مدارا سیلاتور را منجر خواهد شد .
اما این چه کمکی به ما می کند ؟
مهم تر از همه ، VCO ؛ ناپایدار است .
هر گونه تغییر جزئی در اختلاف پتانسیل در مدار باعث شیفت فرکانس خواهد شد .
و اگر روشی وجود داشت که ما می توانستیم مصالحه ای بین VCO و پایداری اسیلاتور کریستال برقرار کنیم ما می توانستیم یک سیستم ایجاد کننده فرکانس ایده ال داشته باشیم .
اگر یک آشکار کننده فاز از طریق خروجی یک VCO و اسیلاتور کریستال تغذیه می شد ؛ چه اتفاق می افتاد ؟
آشکار کننده فاز چیست ؟
به شکل 4 نگاه کنید .
یک آشکار کننده فاز شبیه به یک متمایز کننده با آشکار کننده ی نسبی مورد استفاده دردی مدولاسیون فرکانس می باشد و یا آن می تواند یک وسیله دیجیتالی شبیه یک کیثت انحصاری «OR » باشد .
اگر دو سیگنال به آشکار ساز فاز داده شوند ،که از لحاظ فاز و فرکانس یکسان باشد در این صورت آشکار ساز هیچ خروجی نخواهد داشت .
با وجود این ، اگر این سیگنال ها از لحاظ فرکانس و فاز یکسان نبا شد ،این اختلاف به یک سیگنال خروجی dc تبدیل می شود .
اختلاف فاز یا فرکانس در میان دوسیگنال بزرگتر باشد ؛ولتاژ خروجی بزرگتر خواهد بود .
به شکل شماره 4 نگاه کنید .
خروجی های vco و اسیلاتور کریستال با یک آشکار ساز فاز ترکیب شده اند و هر گونه اختلافی به یک خروجی ولتاژ dc منتهی خواهد شد .
فرض کنیم که این ولتاژ dc به یک اسیلاتور کنترلی ولتاژی فیربک شده است .
به طریق که آن خروجی vco را به فرکانس اسیلاتور کریستال می راند .
سرانجام vco بر روی فرکانس اسیلاتور کریستال قفل خواهد شد .
این پدیده به اصطلاح حلقه قفل فاز خوانده می شود تنها قسمتی از خروجی vco لازم است که به آشکار ساز فاز فرستاده شود .
وباقی مانده آن می تواند به عنوان خروجی قابل استفاده باشد .
فرض کنید که فرکانس کریستال ما IOMHZ باشد ولی ما بخواهیم که VCO برروی 2OMHZ عمل کند البته آشکار ساز فاز که اختلاف فرکانس را آشکار خواهد کرد وvco راتا iomhz پایین خواهد کشید .
چه می شد اگر ما می توانستیم آشکار ساز فاز را مجبور کنیم به این تفکر که vco واقعا ٌ یک عمل کننده بر روی iomhz باشد .
زمانی که حقیقتاٌبر روی2omhz عمل می کند به شکل 5 نگاه کنید .
فرض کنیم به طور مثال درشکل 4 مایک مقسم چهار تایی به جای دوتایی استفاده می کردیم .
که دراین صورت درحالت قفل Vco هنوز در فرکانس 4omhz به پایداری فرکانس مرجع کریستال می رسید .
نوسان سازی هایی وجود دارد که در یک رنج وسعیی از فرکانس ها عمل می کنند .
اسیلاتورهای فرکانس متغییر vfo باعث تغییر فرکانس به وسیله تغییر دادن یکی از مدارهای تعیین شده فرکانس می شوند .
موَ لفه های Pll آشکار ساز فاز :اجازه بدهید نگاهی به اساس آشکار ساز و فاز بیاندازیم .در حقیقت دو نوع آشکار ساز فاز داریم .
نوع یک و نوع دو نوع یک آشکار ساز فاز ؛ طوری طراحی شده است که با سیگنال آنالوگ یا سیگنال موج مربعی دیجیتالی عمل می کند و نوع دو آشکار سا زفاز به وسیله سیگنال گذر ادیجیتال (لبه ها ) کار می کند .
ساده‌ترین آشکار ساز فاز نوع یک ؛ یک گیت انحصاری or است شکل شماره را ببینید .
بوسیله یک فیلتر پایین کذر ،نموداری از ولتاژ خروجی در برابر اختلاف فاز نسبت به ورودی موج مربعی با دوره زمانی 50% نشان داده شده است .
نوع یک،آشکار ساز فاز ،به ولتاژ خروجی در مقابل مشخصات فاز شبیه است .
اگر چه مدارات درونی واقعا ٌ یک «مالتی پلیر چهار گوشه » هستند و همچنین یک «میکرتعادل کننده » نامیده می شوند .
امروزه مهندسان به صورت ثابت درطراحی مدارهای pll رقابت می کنند .
زیرا سطح نویز فاز وخصوصیات بنیادی سیکنال های نویز ،بویژه درطراحی شبکه های رادیویی و بی سیمی مهم هستند در طراحی امروزه ترکیب کننده ها ،در سرعت سؤچینگ pll هایی که دارای پارامتر های بحرانی هستند و بویژه برای شبکه های مدرن از جمله wlans وwedma و تکنولوژی بلوتوس مورد استفاده قرار می گیرد .
آشکار ساز فاز :اجازه بدهید نگاهی به اساس آشکار ساز و فاز بیاندازیم .در حقیقت دو نوع آشکار ساز فاز داریم .
برای سرعت سؤچنگ حلقه سیگنال احتیاج به رقابت درطراحی pll احساس می شود .
سرعت به طور عمده تا بمی از پنهای باند حلقه است .
اما در بیشتر مواردپنهای باند حلقه نمی تواند به دلیل محدودیت های نویز فاز بیش از اندازه گسترش یابد .
نوع دوم آشکار ساز فاز تنها حساس به زمان وابسته به لبه ی سیگنال و ورودی VCO است که در شکل شماره 6 نشان داده شده است .
مدار مقایسه گر فاز بزرگتر از پالسهای خروجی پیش فاز و پس فاز که اینها وابسته به خروجی VCO منتقل شده هستند که به ترتیب بعد یا پس از انتقال سیگنال مرجع اتفاق می افتد .
پنهای این پالس ها با زمان بین لبه های مربوطه برابر است .
مدار خروجی به تر تیب جریان پاسخ دهید را در طول پالسها سینک یا سورس می کند .
با این حال مدار با ز است .
و میانگین ولتاژ خروجی در مقابل اختلاف فاز بزرگتر است ؛شبیه آنچه درشکل 7 نشان داده شده است .
این به طور کامل به دور ه زمانی سیگنال ورودی وابسته است .
بدون شباهنگ به موقعیت مقایسه گر فاز نوع یک که اخیراٌبحث شد .
به عبارت بهتر خصوصیات این آشکار ساز فاز در حقیقت این است که تمام پالس های خروجی وقتی دوسیگنال قفل می کنند ،ناپدید می شوند .این معنی می دهد که دراشکار ساز نوع اول هیچ ریپلی درخروج موجود نیست تا در حلقه مدولاسیون با فاز دوره ای تولید شود .
همیشه ،اختلاف زیادی بین دو نوع آشکار ساز های فاز وجود دارد آشکار ساز نوع اول همیشه در خروج ،موج تولید می کند که با ید به وسیله فیلتر حلقه ،فیلتر شود .
بنابر این در یک pll با آشکار ساز نوع اول ،فیلتر حلقه مانند فیلتر پایین گذر عمل می کند تاسیگنال خروجی منطقی در حالت اوج را صاف کند .
اما همیشه ریپلی باقی خواهد ماند .
و این نتیجه نوسا نهای فاز دوره ای در یک حلقه است .
در مدارهایی که حلقه های قفل فاز برای ضرب یا ترکیب فرکانس استفاده می شود ؛ «کنار باند مدولاسیون فاز » با سیگنال خروجی جمع می شود .
آشکار ساز فاز نوع دو تنها زمانی پالسهای خروجی تولید می کند که خطا ی فاز بین سیگنال منبع وvco وجود داشته باشد .
چون خروجی آشکار ساز فاز شبیه مدار باز است .
که خازن فیلتر حلقه به عنوان قطعه ی ذخیره ولتاژ عمل کرده و ولتاژ ی که از فرکانس vco مستقیماٌداده می شود را نگه می دارد.
اگر سیگنال مرجع دور از فرکانس حرکت کند ، آشکار ساز فاز یک ردیف پالس های کوتاه تولید می کند ؛و خازن با ولتاژ جدید برای گذاشتن vco قبلی در داخل قفل شارژ (یا دشارژ )می شود .
دومین صورت pll به طور اساسی در طراحی ها تکنولوژی ترکیب کننده های بکار می رود بیشتر pll به طور اختصاصی برای ترکیب کننده هایی که سه و چهار حلقه معمول دارند طراحی می شوند .
که از یک ترمینولوژی مختلف استفاده شده و بیشتر دارای فاز وبهره حلقه باز هستند lm567 یک تراشه عمومی پرکاربرد حلقه قفل فاز است که شامل ،پایداری بالا ،اسیلاتور کنترل شده ی ولتاژ خطی بالاvco دی مدولاسیون fm اعوجاج کم و دوبرابر کننده بالایس آشکار ساز فاز با یک حاصل خوب است .
این تراشه دارای 8 پایه می باشد که پایه 1 آن به وسیله خازن به زمین وصل می‌شود که به عنوان فیلتر خروجی عمل می کند .مقدار این خازن باید تقریباٌ دوبرابر خازن پایه شماره 2 است و دررنج میکروفاراد قرار دارد .
با استفاده از پایه یک مطالعه می توان حساسیت مدار را کنترل کر د اگر بخواهیم حساسیت مدار را افزایش دهیم باید پایه یک را از طرفی با یک مقاومت به تغذیه وصل کنیم و از طرف دیگر با خازن به زمین ؛که مقاومت r و خازن به صورت سری قرار می گیرند .
اما اگر بخواهیم حساسیت مدار را کاهش دهیم پایه یک را با مقاومت r و خازن به صورت موازی به زمین وصل می کنیم .
پایه شماره 2 که یک فیلتر پایین گذراست با خازن به زمین وصل می شود .
همچنین با استفاده از این پایه می توان سرعت عملکرد تراشه را کنترل کرد به این صورت که هر چه مقدار مینیمم شود ، سرعت عملکرد ماکزیمم می شود ومقدار خازن با مقدار سرعت نسبی معکوس دار د.
پایه شماره 3 ، ورودی تراشه است .
این پایه درحقیقت فاز یا فرکانس را که قرار است با فاز یا فرکانس اسیلا تور داخلی تراشه ،vco مقایسه شود ودر یک فاز یا فرکانس برابر قفل کند ؛ را وارد تراشه می کند .
بهتر است قبل از ورود ی پایه 3 ، یک خازن در حدود نانو فاراد استفاده شود .
پایه شماره 4پایه تغذیه یا vcc است .
این پایه تنها پایه تغذیه مدار می باشد ودر مدار تغذیه منفی نداریم .
مقدار تغذیه این تراشه بین 5 ولت تا 12 ولت می باشد وبهترین ولتاژ مورد استفاده 9 است .
پایه شماره 5 وپایه شماره 6 یک مقاومت یک مقاومت وصل می شود واز طرف دیگر پایه 6به وسیله خازن زمین می شود.
وخازن ومقاومت زوجی را تشکیل می دهند که با شارژ و دشارژ شدن خازن توسط مقاومت ،یک اسلاتور کنترل شده ولتاژ vco به وجود می آید .
در حقیقت این دوالمان مقدار فرکانس vco را نیز مشخص می کنند .
فرکانس داخلی از فرمول زیر به دست می آید .
در این فرمول بهتر است مقدار بین 2کیلواهم تا 20 کیلو اهم باشد .
پایه شماره 7 زمین است ومستقیماٌبه زمین وصل می شود .
پایه شماره 8 پایه خروجی تراشه است .
این پایه حساس به لبه بالا ست به همین خاطر توسط مقاومت باید به تغذیه وصل شود .
تا زمانیکه فرکانس یا فاز ورودی بافرکانس یا فاز اسلاتور داخلی برابر نباشد خروجی پایه 8 تقریباٌبرابر VCC است یعنی در یک منطقی قرار دارد .
و وقتی فرکانس یا فاز با فرکانس یا فاز اسلاتور داخلی برابر باشد خروجی شروع به نوسان کرده و با همان فرکانس VCO یک وصفر می شود و این عمل تا زمانی ادامه می یابد که فرکانس یا فاز ورودی با فرکانس یا فاز اسلاتور داخلی برابراست .
مشخصات تراشه LM567 :1- رنج پهنای فرکانس (500khz تاooihz ) 2-پایداری بالا ی فرکانس مرکزی 3-پهنای باند قابل کنترل مستقل 4-سیگنال باند خروجی بالا وخذف کردن نویز 5-توانایی کشیدن 100 میلی آمیر درخروجی 6-فرکانس قابل تنظیم بالا از رنج 1 تا 20 با یک مقاومت خارجی .
کاربردهای تراشه LM567 1-کنترل از راه دور باحامل جریان 2- کنترل های مافوق صوت 3- ارتباطات بدون سیم 4- مدولاسیون FSK 5- دی مدولاسیون FM 6- ترکیب کننده فرکانس 7- ربات ها ، کنترل رادیو وماهواره ها تراشه 4093 این تراشه دارای چهار اشمیت تریگر NANMD دو ورودی است .
که هر یک از چهار اشمیت تریگر NAND می تواند به طور جداگانه مورد استفاده قرار گیرند .اگر یک یا هر دو ورودی یک اشمیت تریگر صفر باشد خروجی یک خواهد شد اگر هر دو وورودی یک باشد خروجی صفر می گردد .
اگر این تراشه تنها به عنوان NAND استاندارد به کارمی رود ، به رلیل پسماند داخلی hgstersis) ) درورودی ها این تراشه برای ورود های نویز دار یا دارای زمان صعود و نزول کند مناسب است .
همچنین برای کاربرد های آستابل و منو استابل مناسب است .
با افزایش ولتاژ ورودی ، بارسیدن به ولتاژ 2.9ولت برای ولتاژ تغذیه 5 ولت و5.9 ولت برای ولتاژ تغذیه 10ولت ، خروجی تغییر می کند و در هنگام کاهش ولتاژ ورودی ، بارسیدن به ولتاژ 1.9 ولت برای ولتاژ تغذیه 5 ولت و 3.9 ولت برای ولتاژ تغذیه 10ولت ؛ خروجی تغییر خواهد کرد .
بنابراین پسماند یا باند مرده برابر 1 ولت برای ولتاژ تغذیه 5 ولت و2 ولت برای ولتاژ تغذیه 10 ولت می باشد این تراشه دارای 16 پایه است که چهار اشمیت تریگر namd دو ورودی آن عبارتند از :اشمیت تریکر اول ؛ پایه های 1و2 ورودی و پایه 3 خروجی ، اشمیت تریگر دوم ، پایه های 5و6 ورودی وپایه 4 خروجی ، اشمیت تریگر سوم ،پایه های 8و9 ورودی و پایه 10 خروجی ، اشمیت تریگر چهارم ،پایه های 11و12 ورودی وپایه 13 خروجی است .
پایه 7 به زمین وصل می شود و پایه 14 ، ولتاژ تغذیه VCC است .
کاربرد ها : 1- شکل دادن پالس و سطح منطقی 2- مورد استفاده در سیستم هایی که سیگنالنویزی دارند 3- مولتی ویبراتورهای ، مونوآستابل و آستابل 4- آشکارسازهای ولتاژ آستانه تراشه تایمر 555: تراشه 555 در پاسخ به ورودی های فرمان داده شده می تواند وقفه های زمانی دقیقی در خروجی تولید کند .
همچنین این تراشه می تواند تابعی نوسانگر باشد .
این تراشه وقفه در گستره وسیعی از کاربردها استفاده می شود که در حالت نوسان موجهای مربعی تولید می کند .
برخی از مشخصات این تراشه عبارت است از : 1-زمان خاموش شدن کمتر از 2 میکروثانیه 2-فرکانس عملکرد بالای 500 کیلو هرتز 3- دقت زمانی میکرو ثانیه 4- عملکرد در پایدار یاددداشت برداری و حالت منواستابل 5-جریان خروجی بالا 6- دوره زمانی قابل تنظیم 7- پایداری حرارتی بالا بعضی از کاربرد های تراشه 555 1- زمان شمار دقیق 2- تولید کننده پالس 3- تولید کننده زمان تاْخیر 4- مدولاسیون پهنای پالس این تراشه شامل 8 پایه می باشد .
پایه 1 آن مستقیماٌ به زمین وصل می شود .
پایه 2 آن تریگر است و پایه 6 آن تریشولد است .
که این پایه ها دو حالت اسلاتور به هم وصل می شوند .پایه 3خروجی است که در حالت نوسانگر پالس های مربعی تولید می کند .
پایه 4 این تراشه رسیت است که زمانهایی در صورت لزوم مثلا ٌ حالتی که خروجی یک منطقی است با وصل به زمین توسط مقاومت می توان مدار را دوبار هاز نو راه اندازی کرد .
و تغییرات خروجی را مشاهده کرد .
اما درحالت عادی به تغذیه وصل می شود .
پایه 5 ،ولتاژ کنترل است که به وسیله یک مقاومت به زمین وصل شده و مقدار ولتاژ تریگر و ولتاژ ترشولد راشارژ می کند اما در بیشتر کاربرد ها به وسیله یک خازن نانو فاراد به زمین وصل می شود که در این حالت باعث بای باس کردن ریپل منبع تغذیه و ولتاژ های نویز و کم کردن تاْ ثیر ولتاژ تریگر و ولتاژ تریشولد می شود .
پایه شماره 7 – پایه دشارژ است و بیشتر درنوسانگر بودن تراشه با شارژ ودشارژ شدن نقش خود را اعمال می کند .
پایه شماره 8 به منبع تغذیه VCC ،و ولت وصل می شود .
چون ما در این پروژه از این تراشه به عنوان نوسانگر موج مربعی استفاده خواهیم کرد به توضیحات در مورد چگونگی نوسان این تراشه می پردازیم برای درست کردن یک نوسان ساز با استفاده از تراشه تایمر 555 پایه های 2 و6 یعنی تریگر و تریشولد را به هم دیگر وصل کرده و همین نقطه اتصال را از طرفی با خازن C به زمین وصل کرده و از طرف دیگر با استفاده از مقاومت به پایه 7 وهمچنین پایه 7 از طرف دیگر با مقاومت به منبع تغذیه VCC وصل می کنیم .
دیگر پایه‌هابراساس شرح قبلی که داده شد .
وصل می شوند .
طریقه نوسان کردن تراشه با استفاده از ولتاژ های تریگر وتریشولد صورت می گیرد .
درفاصله زمانی خازن C توسط پایه 7- که از داخل تراشه با پایه یک حالت کلیدی وصل و قطع را دارد ، دشارژ می شود و تداوم این کار باعث ظاهر شدن موج نوسانگر مربعی شکل در پایه 3 می شود که زمان On موج مربعی مدت زمان شارژ خازن و زمان OFF موج مدت زمان دشارژ خازن می باشد به عبارت دیگر با تغییر عقا دیگر می توان مدت زمان ON وoff یک دوره کامل موج وهمچنین فرکانس یا همان T رانیز کنترل کرد و با توجه به مورد استفاده خود موجهایی با فرکانس های متفاوت و زمان ON و OFF دلخواه بدست آورد که این مقادیر توسط فرمول های زیر برای قابل محاسبه می باشند .
تنظیم کننده ولتاژ L7809 سری تراشه های L7800 که دارای سه پایه می باشند ، تنظیم کننده ولتاژ مثبت درزنج های مختلف هستند که می توان از روی شماره تراشه به ولتاژ dc خروجی آنهایی برد به طوری که در شماره L7800 ؛دوصفر آخر نماینده مقدار ولتاژ خروجی است .
همچنین این تراشه در اشکال و مشخصات متفاوت موجود می باشد .
که کاربد های آن با توجه به مشخصات ساختاری متفاوت است .
پایه شماره 1 این تراشه ورودی است .
ولتاژ ورودی این تراشه می تواند برق شهری باشد که با استفاده از یک ترانسفورماتور کاهنده مثلاٌ 220 ولت به 12 ولت و پس از عبور این ولتاژ از 4 دیود که همان یک سوکننده پل می باشند به ورودی تراشه برسد .
پایه های شماره 2 زمین است وپایه شماره 3 ، خروجی تراشه است که یک ولتاژ خطی شده ثابت را درآن خواهیم داشت .برخی از خصوصیات این تراشه عبارت است از .
9، 12، 5/1 ،18 ، 24 ولت 3- حفاظت گرمایی بالا .
این تراشه در موارد ی که به ولتاژ ،ثابتی نیاز است مورد استفاده قرار بزرگترین مزیت این تراشه ، خطی بودن کامل وبدون ریپل ونویزاست .
پیش تقویت کننده دوکاناله LA3161 این تراشه ای است که به عنوان تقویت کننده ولتاژ ورودی به کار می رود .
که به دلیل وجود دوتقویت کننده مجزا در این تراشه می توان بهره ی نسبتاٌ بالایی از این تراشه گرفت .
LA3161 دارای 8 پایه می باشد که پایه 2 و پایه 8 ، ورودی تقویت کننده های شماره یک و شماره2 است .
پایه های 2 و7 ، مسیر فیدبک با خروجی راتشکیل می دهند که با تغییر مقدار مقاومت بین پایه 2 و خروجی تقویت کننده شماره یک و همچنین با تغییر مقدار مقاومت بین پایه 7 و خروجی تقویت کننده شماره دو می توان مقدار بهره ی هر دو تقویت کننده را تغییر داد .
پایه 3، خروجی تقویت کننده شماره یک و پایه شماره 6 خروجی تقویت کننده ی شماره 2می باشد .
پایه 4 ، تغذیه تراشه و به VCC وصل می شود و پایه 5 نیز مستقیماٌ به زمین وصل می شود .
برخی از مشخصات ساختاری این تراشه :1- تقویت کننده دوکاناله 2- حذف ریپل با تنظیم کننده ولتاژ درونی تراشه با عملکرد خوب 3- احتیاج کم به المان های خارجی 5-نویز کم ماکزییم ولتاژ منبع تغذیه VCC این تراشه 18 ولت است که توصیه می شود از 9 ولت استفاده شود محدوده دمایی این تراشه بین 20-سانتی گراد تا75+ سانتی گراد است .
بهره هر کدام از تراشه ها می تواند حدود 35db باشد .
ولتاژ خروجی دارای اعوجاج هارمونیک 1% است .
مقاومت بار این تراشه بهتر است درحدود 10کیلو اهم باشد و مقاومت ورودی این تراشه برابر 100 کیلو اهم است باید یادآوری هم کنیم که ما از تقویت کننده شماره یک این تراشه به عنوان یک تقویت کننده لگاریتمی استفاده می کنیم .
دلیل این کار شدت نور رسیده به گیرنده مادون قرمز می باشد که ما باید طوری تقویت کننده شود و همچنین به دلیل کاهش اثرات کرما در تقویت کننده ما از دو دیود an4148 استفاده می کنیم که به صورت موازی و معکوس به پایه های 2و3 مسیر فیزیک ، متصل هستند این کار باعث به حداقل رسیدن اثرات دما می شود سنسورمجاورتی مادون قرمز دریک نگاه :خلاصه ای از معرفی ، عملکرد و کاربرد پروژه .پروژه سنسور مجاورتی مادون قرمز همان طور که از عنوان آن پیدا است سنسوری است که با استفاده از نور مادون قرمز کار می کند .
بدین صورت که وقتی جسمی از مقابل این حسگر عبور می کند نور مادون قرمزفرستنده به جسم برخورد کرده و منعکس می شود نور برگشتی یا منعکس شده از جسم ؛پس از برخورد به گیر نده می رسد ، و این توانایی سرعت ابرای سنسور ایجاد می کند :که حسگر عبور جسم را تشخیص بدهد .
و با توجه به نوع کاربرد آن ،عکس العمل نسان دهد این پروژه از 5 قسمت تشکیل شده است .
منبع تغذیه رکوله شده فرستنده کیرنده تقویت کننده و آشکار ساز حلقه قفل فاز قسمت اول این پروژه منبع تغذیه مدار است که ما با استفاده از یک ترانسفورماتور کاهنده 12ولتی ، و استفاده از یکسوکننده تمام موج پل و یک ر.کولاتور ولتاژ و ولتی توانسته ایم یک ولتاژ خطی و ولتی را بدست آوریم .
این ولتاژ در تمام مدار به عنوان vcc برای کل تراشه ها مورد استفاده قرار می گیرد پس درکل مدار ها تنها منبع تغذیه و ولتی مثبت را داریم .
قسمت دوم مدارفرستنده مادون قرمز است .
برای اینکار ما با استفاده از تراشه تایمر 555 یک نوسانگر با فرکانس 100 کیلو هرتز می فرستد .
قسمت سوم گیرنده مادون قرمز است این قسمت نور برگشتی ومنعکس شده از جسمی که از مقابل سنسور گذشته را پاسخ دهید جذب می کند البته شدت نور جذب شده که درگیرنده مادون قرمز به ولتاژ تبدیل این به دلیل ضریب انعکاس اجسام می باشد .
اجسام شفاف نور را بیشتر از اجسام کدر منعکس می کنند .
به همین دلیل مقدار ولتاژ تولید شده درگیرنده به نوع جسمی که از جلوی سنسور عبور می کند بستگی دار د.
قسمت بعدی تقویت کننده ولتاژ است این قسمت ولتاژ گرفته شده درگیرنده را برای تشخیص بهتر وتمایز آن با نویز تقویت می کند که خود این قسمت از دو جز تشکیل شده از تقویت کننده لگاریتی و تقویت کننده خطی که هر کدام کاربردی متفاوت دارند .و قسمت آخر این سنسور ،حلقه قفل فاز یا همان PLL است این قسمت فرکانس ولتاژ های تقویت شده را با ولتاژ های تقویت شده را با فرکانس داخلی اسلاتور خود مقایسه کرده و زمانی که این ها هردو برابر باشد قفل می کند و دانشجویان درخروجی عکس العمل نشان می دهد .
البته مبنای مقایسه فرکانس همان 100 هرتز است .
به طور مثال می توان درخروجی با قرار دادن یک LED ، وجود شی را مشخص کرد .
از کاربردهای این حسگر می توان موارد زیر را نام برد .1- درمکان های امنیتی برای عبور و مرور افراد 2- برای هشدار دادن درعبور از خط قرمز و وارد شدن به منطقه خطر مثلاٌ درخط تولید خودرو 3- برای شمارش تعداد خودرو ورودی در پارکینگ یا تعداد افراد ورودی درفروشگاهها 4- برای شمارش کالا دربسته بندی کالاها و می توان از کاربرد های صنعتی این سنسور در موارد مختلف نام برد .
تشریح پروژه به صورت عملی تاحال به توضیح موارد استفاده شده در پروژه به صورت تئوری پرداختیم .
وتمام مفاهیم و تعاریف ، ساختار و عملکرد تراشه ها ، دیود ها ی فرستنده و گیرنده مادون قرمز ، ودیگر موارد را به تفصیل بیان کردیم .
حال همان قسمت ها سرعت ر ابه صورت عملی مورد بررسی قرار می دهیم و موارد مختلف پروژه رابا هم مچ کرده و نتایج نهایی را درعمل می بینیم .
انجام آزمایشات و رسیدن به نتیجه مطلوب ، دراتاق پروژه دانشگاه صورت گرقت و ما با استفاده از وسایل لازم بخصوص اسیلاسکوب و منبع تغذیه و ....
موفق به انجام پروژه شدیم .ما دراین پروژه به یک منبع تغذیه برای VCC تراشه ها لازم داریم .
این منبع تغذیه که در واقع باید ولتاژ و ولتی خطی را به کل مدار تزریق بکند با استفاده از تراشه و 780 صورت گرفت با استفاده از یک ترانسفورماتور کاهنده برق شهری را به 12ولت ac رساندیم و بعد به وسیله 4دیود یکسوساز تمام موج پل درست کردیم .
در ادامه تراشه 7809 که دارای 3پایه می باشد ، ولتاژ یک سوشده از پایه یک وارد و درپایه 3 خروجی خطی شده و ولت را به وجود آوردیم .
قسمت بعدی فرستنده مادون قرمز است ما برای اینکه نور مادون قرمز به صورت پالس فرستاده شود از تراشه 555 به عنوان اسلاتور استفاده کردیم .
البته برای اینکه بتوانیم فرکانس موجهای مربعی خروجی تراشه را مقدار ON یاOFF بودن راتنظیم کنیم بین پایه های 6 و7 از یک مقاومت متغییر 10 کیلوهر تز در خروجی تراشه داریم اما این پالسها دارای نویز واور شولد بالایی هستند .
برای حذف این نویزها مامجبورشدیم اما این پالسها مربع 100 کیلو هرتز در خروجی تراشه داریم اما این پالسها دارای نویز واورشولد بالایی هستند برای حذف این نویز ها مامجبورشدیم از یک گیت تریگز NAND که تراشه 4093 دارای چنین شرایطی است .
استفاده کنیم .
البته چون ورودی و خروجی این تراشه اختلاف فاز 180 درجه دارند ، ما از دوتریگر NAND این تراشه استفاده کردیم .
خروجی تراشه 555 را به پایه های 1و2 این تراشه دادیم وخروجی رااز پایه 3 گرفتیم دوباره ،خروجی پایه 3 را به پایه های 5 و6 تراشه می دهیم و خروجی موج مربعی بدون نویز را از پایه 4 این تراشه می گیریم و این خروجی را با استفاده از یک مقاومت به دیود فرستنده مادون قرمز وصل می کنیم این دیود زمانی که موج مربعی ON است خاموش و زمانی که OFF است روشن می باشد درحقیقت کاتر دیود به خروجی 4093 وصل می شود و آند دیود به منبع تغذیه وصل می شود باید توجه شود که چون فرکانس اسلاتور بالاست بنابراین به دلیل کمتر بودن زمان T تقریباٌ دیود فرستنده به صورت پیوسته نور را می فرستد .
درقسمت دیگر گیرنده قرار دارد که متشکل از دیود گیرنده مادون قرمز یک ترانسفورماتور BC149 و چند مقاومت و چند خازن .دیود مادون قرمز از نوع گیرنده باید درمدار به حالت معکوس قرار گیرد نور مادون قرمز که یک گیرنده فرستاده می شود پس از برخورد ،به صورت موج های سینوسی درسرکاتر دیود نمایان می گردد و از طریق مقاومت 47 کیلواهم به امیتر ترانزیستور وبعد از طریق خازن 22 نانوفاراد به پایه 2 تقویت کننده LA3161 می رسد .
ترانزیستور و بعد به دلیل اینکه کلکتور آن به VCC وصل است همیشه روشن است .
بعد از اینکه موج سینوسی به پیش تقویت کننده می رسد با استفاده از فید بک تقویت می شود .
این قسمت یک تقویت کننده لگاریتی است و همچنین دودیود به صورت موازی و معکوس در مسیر فید بک قرار دارند این ها اثر دما را به حداقل کاهش می دهند .
خروجی اول تقویت کننده پایه 3 است این خروجی دوباره تقویت خطی شده و در پایه 6 به عنوان خروجی نهایی تقویت کننده ،خارج می شود .این خروجی دارای فرکانس فرستنده می باشد که بوسیله یک مقاومت 10 کیلواهم و خازن 100 پیلو فاراد به ورودی تراشه حلقه قفل فاز می رسد درحلقه قفل فاز نیز پس از مقایسه فرکانس ورودی با فرکانس اسلاتور داخلی در خروجی عکس العمل نشان می دهد که اگر این دو فرکانس مساوی باشد LED ای که به خروج وصل است روشن می شود .
فرکانس داخلی تراشه 567 با استفاده از مقاومت 4.7 کیلواهم و خازن 2.2 نانو فاراد ساخته می شود بهترین فاصله بین دیود مادون قرمز گیرنده و فرستنده مادون قرمز چقدر باید باشد .
در حقیقت ما می‌خواهیم بدانیم فاصله بین فرستنده و گیرنده چه تاْ ثیری بر فاصله عملکرد یا همان فاصله تساسیت سنسور می‌گذارد .
با انجام آ زمایشات و تغییر فاصله بین گیرنده و فرستنده به نتایج زیر رسیدیم .
اگر فاصله گیرنده و فرستنده حدود 3 سانتی متر باشد ماکزیم فاصله و حساسیت که جسمی از روی آشکار ساز مجاورتی می گذارد برابر 25 سانتی متر است در فاصله 10 سانتی متری بین فرستنده و گیرنده ماکزیم فاصله برابر 65الی 75 است .
در فاصله 12 سانتی بین فرستنده گیرنده 40 الی 50 سانتی متر و دانشجویان درفاصله 22 سانتی متر بین فرستنده و گیرنده ماکزیم فاصله برابربا 30 الی 40 است .