酵
圭Ｊ
２８
根据超声波在空气 中传播 的速度 ，与在 目标物体界面反射
的往返过程 中所用时间的乘积进行测距 ，这在 日常生活及工业
生产等各方面 已经得到了广泛应 用。该 系统 的电路主要包括超
声波发射驱动 电路 、接收电路及单 片机 电路。在所测量的距离较
远 时，所能接受 的信号十 分微 弱 ，需对其进行 放大 ，在 放大 的过
程 中，干扰信号也同时进行 了放大 ，这就 需要对 有用 的信号进行
识别，提高抗干扰能力。锁相环路 ＬＭ５６７对频率在 ５００ｋＨｚ以内
的信号 能够 实现鉴频 ，效果 良好 ，并且具 有体 积小、价格低 的优
点 。
ＬＭ５６７的功能 组成
工 输出滤波电容
ｖｃ
陈勇
图 １示出 ＬＭ５６７的内部功能框图 ，它由鉴相器 （ＰＤＩ）、直流
放 大器 （Ａ１）、电压 控制振荡器 （ＶＣ０）、正交鉴相 器（ＰＤ ＩＩ）和对
正交鉴相器输 出进行功率放大的输 出放大器（Ａ２）组成。两个鉴
相器都用双平衡模拟相乘 电路 ，电流控制振荡器 由恒流源、充放
电开关 电路和两个比较器组成。直流放大器是一个差动电路 ，输
出放大器则 由差动 电路和达林顿缓冲级构成。
信号由 ３脚输入 ，环路滤波 电容接在 ２脚 ，５、６两脚所接 的
电阻 Ｒ 与 电容 ＣＴ的参数决定 ＬＭ５６７的中心工作频率 ｆ０，ｆ０＝１．
１／（Ｒ Ｘ Ｃ ）。调整 Ｒ ，使中心频率 ｆ０与超声波的频率相同。
输入信号经 ＰＤＩ鉴相 后的输 出经环路滤波 电容 Ｃ１滤波后
的 电压 ，由 Ａ１放大后 ，控制 ＶＣＯ 的振荡频率。只要输入信号的
有效值大于 ７ｍＶ，鉴相器的输出就 能使压控振荡器 的振荡频率
在ｆ。±７％带宽范围内跟踪输入信号 的频率。如果输入信号频率
在 ＶＣＯ 的振荡频率范围内时 ，环路将逐步达到锁定状态。正交
鉴相器 ＰＤ ｌｌ的输出经过输出滤波器 电容 Ｃ２滤波得到的平均 电
压 ，／ＪｎＮ输出放大器 Ａ２输入端 ，并与参考电压 Ｕｒ进行 比较。平
时输出级是 不导通的 ，即输 出高阻态。当 ＰＤ Ｉｌ的两输入信号频
率相同 ，环路达到锁定状态时。正交鉴相器输 出的电压降低到小
于 Ｕｒ，Ａ２导通 ，８脚输 出低电平。
ＬＭ５６７对接 收信 号鉴频 的 电路设 计
如匿 ２所示 ，超声波换能器接收到的信号经 两级放大后输
入到 ＬＭ５６７的 ３脚 ，当 ３脚接收到 的音频信号 中不含有 自由振
荡频率 附近（在 ＰＬＬ频带范围内 ）的信号 时，锁相环不能进入
锁定状态。 当锁相环路 自 ３脚接收到的音频信号含有频率 ｆ０附
近的信号 ，即接收到返 回的超声波信号时 ，锁相环 路中鉴相器
ＰＤＩ输出的电压经环路滤波器滤波后 ，加到直流放大器 Ａ１上。
Ａ１输 出电压来控制 ＶＣＯ振荡频率 的变化。 即使超声波的频率
与 ｆ 不完全相 同但相近时 ，ＶＣＯ振荡频率向着超 声波 的频率靠
近 ，结果使 ＶＣＯ 的振荡频率 锁定 在超声波信号频率上 ，达到锁
定状态 。此时 ＰＤ ｌｌ的两输入信号频率相同 ，其输 出为低 ，使 Ａ２
（即 ８脚 ）输 出为低 ，该低 电平信号控制单片机 ＭＣＵ进行时间及
距 离的计算。
元件参数选 择
增大 Ｒ 可以减小 电流 Ｉ ，所需电容 Ｃ 也可以小一些。在电
容小于 １００ｐＦ的情况下，线路板 的分布电容开始起作用。靠近管
脚 ４对地所接的 电容可选择 ４７ ｕ Ｆ和 Ｏ．１ ｕ Ｆ。
电容 Ｃ２与 ２脚内部 的电阻构成环形滤波电路。Ｃ２小 ，则环
路锁定快 ，增大 Ｃ２将会提 高抗干扰能力。Ｃ１与 １脚 内部的电阻
F2730606
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