第三節(jié)頻率合成器

第三節(jié)頻率合成器第1頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三教學要求了解反饋控制電路的三種基本形式及工作原理。掌握鎖相環(huán)路的系統(tǒng)組成、電路模型、環(huán)路方程和工作原理。掌握環(huán)路跟蹤特性的分析方法和結論。了解集成鎖相環(huán)路的電路原理及其應用。掌握頻率合成器的概念、電路組成、工作原理和性能指標。了解DDS頻率合成器的工作原理和性能特點。第2頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三10.1概述為了提高通信和電子系統(tǒng)的性能指標，或者實現(xiàn)某些特定的要求，必須采用自動控制方式。由此，各種類型的反饋控制電路便應運而生了。反饋控制電路可分為三類：自動增益控制(AutomaticGainControl，簡稱AGC)自動頻率控制(AutomaticFrequencyControl，簡稱AFC)自動相位控制(AutomatiePhaseControl，簡稱APC)自動相位控制電路又稱為鎖相環(huán)路(PhaseLockedLoop，簡稱PLL)，是應用最廣的一種反饋控制電路。第3頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三基本原理與分析方法在反饋控制電路里，比較器、控制信號發(fā)生器、可控器件、反饋網(wǎng)絡四部分構成了一個負反饋閉合環(huán)路?？煽仄骷容^器反饋網(wǎng)絡控制信號發(fā)生器參考信號xr(t)反饋信號xf(t)誤差信號xe(t)控制信號xc(t)輸出信號xy(t)輸入信號xi(t)根據(jù)參考信號的不同情況，反饋控制電路的工作情況有兩種。(1)參考信號xr(t)不變，恒定為xro(2)參考信號xr(t)變化第4頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三數(shù)學模型將反饋控制電路近似作為一個線性系統(tǒng)分析。由于直接采用時域分析法比較復雜，所以采用復頻域分析法，根據(jù)反饋控制電路的組成方框圖，可畫出用拉氏變換表示的數(shù)學模型圖中Xr(s)，Xe(s)，Xc(s)，Xi(s)，Xy(s)和Xf(s)分別是，xr(t)，xe(t)，xc(t)，xi(t)，xy(t)和xf(t)的拉氏變換。比較器輸出的誤差信號xe(t)通常與xr(t)和xf(t)的差值成正比，設比例系數(shù)為kp，則有xe(t)=kp[xr(t)-xf(t)]比較器控制信號發(fā)生器可控器件反饋網(wǎng)絡參考信號Xr(s)反饋信號Xf(s)誤差信號Xe(s)控制信號Xc(s)輸出信號Xy(s)輸入信號Xi(s)kpH1(s)kcH2(s)寫成拉氏變換式，有Xe(s)=kp[Xr(s)-Xf(s)]可控器件作為線性器件，有xy(t)=kc

xc(t)，kc是比例系數(shù)。寫成拉氏變換式，有Xy(s)=kc

Xc(s)實際電路中一般都包括濾波器，其位置可歸納在控制信號發(fā)生器或反饋網(wǎng)絡中，所以將這兩個環(huán)節(jié)看作線性網(wǎng)絡。其傳遞函數(shù)分別為閉環(huán)傳遞函數(shù)誤差傳遞函數(shù)第5頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三自動增益控制電路自動增益控制(AGC)電路的主要作用：使設備的輸出電平保持為一定的數(shù)值。因此也稱自動電平控制(ALC)電路。輸入電壓Ui控制信號發(fā)生器k1可控增益放大器Ag比較器kp低通濾波參考電壓Ur反饋電壓Uf誤差電壓ue控制電壓uc輸出電壓Uy電平檢測k2直流放大k3設輸入信號振幅為Ui，輸出信號振幅為Uy，可控增益放大器增益為Ag(uc)，是控制信號uc的函數(shù)，則有

Uy=Ag(uc)Ui

第6頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三自動頻率控制（AFC）電路AFC電路也是一種反饋控制電路，控制對象是壓控振蕩器。其主要作用是自動控制振蕩器的振蕩頻率，保證振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定。

可控頻率電路kc頻率比較器kp濾波器H(s)ωrΩr(s)ωyΩy(s)ωyueUe(s)UcUc(s)頻率比較器的輸出誤差電壓ue與兩個輸入信號的頻率差有關，而與這兩個信號的幅度無關，ue為ue=kp(ωr-ωy)式中，kp在一定的頻率范圍內為常數(shù)，實際上就是鑒頻跨導。常用的頻率比較電路有兩種形式：一是鑒頻器，二是混頻-鑒頻器。第7頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三鎖相環(huán)路（PLL）鎖相環(huán)路（Phaselockedloop縮寫PLL）是一種相位自動控制電路，被控量為相位，被控對象為壓控振蕩器。其作用是實現(xiàn)環(huán)路輸出信號與輸入信號之間無誤差的頻率跟蹤，僅存在某一固定的相位差。

PLL電路廣泛應用于：

第8頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三一、鎖相環(huán)的組成部件

PLL是一個相位負反饋系統(tǒng)，可對輸入信號的頻率與相位實施跟蹤。

三個基本部分構成一個負反饋環(huán)：PDLFVCOvi(t)vd(t)vc(t)vo(t)θi(t)θo(t)θe(t)vo(t)PDLFVCO10.2自動相位控制電路（鎖相環(huán)）第9頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三1.鑒相器（PD）即

PDvi(t)/θi(t)vo(t)/θo(t)vd(t)/θe(t)鑒相器是一個相位比較器，

輸出信號是兩個輸入信號與的相位差

的函數(shù)，vi(t)vo(t)正弦特性，三角波特性，鋸齒波特性等，其中最基本的是正弦波特性，它可用一個模擬乘法器與低通濾波器串接而成。θe(t)vd(t)鑒相特性的形式有許多種，如:乘法器低通濾波PDvi(t)vo(t)vd(t)如果設環(huán)路輸入信號：PLL環(huán)輸出的反饋信號：經(jīng)過相乘，并濾除和頻分量，可得輸出的誤差電壓為：其中

θe(t)為輸入信號的瞬時相位差?？傻描b相器的數(shù)學模型:θ1(t)-θ2(t)另外可看出：當θe<π/6時，鑒相器第10頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三2.環(huán)路濾波器LF環(huán)路濾波器具有低通特性，其主要作用是濾除鑒相器輸出端的高頻分量和噪聲，vd(t)經(jīng)LF后得到一個平均電壓vc(t)用來控制VCO的頻率變化，常見的濾波器有以下幾種形式。RCvd（t）vc（t）RC積分濾波器vd（t）vc（t）無源比例積分濾波器vd（t）vc（t）有源比例積分濾波器①RC積分濾波器傳輸函數(shù)：R1CR2R1R2C-+第11頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三②無源比例積分濾波器R1CR2vd（t）vc（t）無源比例積分濾波器其中：,通常R1>R2③有源比例積分濾波器如果將F(s)中的s用微分算子p替代，可寫出濾波器的輸出電壓vc(t)與輸入信號vd(t)之間的微分方程：其中為微分算子，由上式可得環(huán)路濾波器的電路模型如右圖所示。F(p)vd（t）vc（t）有源比例積分濾波器R1R2C-+綜上：第12頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三3.壓控振蕩器（VCO）壓控振蕩器：是瞬時頻率

控制的振蕩器。其控制特性可用壓控特性曲線來描述，如右圖所示。ωovc(t)ωc其中：時的固有振蕩頻率：K0：壓控靈敏度

由于VCO的輸出反饋到鑒相器，而從鎖相環(huán)的控制作用來看，VCO對鑒相器起作用的不是其頻率而是相位，故對上式積分即可求出相位：上式中：為積分算子壓控振蕩器數(shù)學模型如右圖所示。K0/p第13頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三F(p)θ1(t)θe(t)KO/pθ2(t)二、鎖相環(huán)路相位模型和基本方程1.相位模型將上述鎖相環(huán)的三個基本部件的模型按環(huán)路組成框圖聯(lián)接起來，即可構成鎖相環(huán)路相位模型，如下圖所示：2.基本方程根據(jù)鎖相環(huán)路相位模型，可得以相位形式表示的基本微分方程：∴環(huán)路的微分方程為：物理意義

（1）是鑒相器的輸入信號與VCO輸出信號之間的瞬時相位差；（2）是控制相位差。它是通過閉環(huán)逐級處理得到的相位控制量；（3）相位控制方程描述了環(huán)路相位的動態(tài)平衡關系，即任何時刻，環(huán)路的瞬時相位差和控制相位差的代數(shù)和等于輸入信號以相位為參考的瞬時相位。第14頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三3.環(huán)路工作的定性分析設輸入信號為固定頻率的正弦信號（即均為常量）由于

∴有：固有角頻差

代入環(huán)路的微分方程可得：上式左邊第一項環(huán)路的瞬時角頻差。左邊第二項：是VCO受控制電壓Vc(t)的作用后輸出的瞬時角頻率與固有振蕩頻率之差，稱為控制角頻差。由以上分析可得：結論：閉合環(huán)路中任何時刻滿足：

瞬時頻差+控制頻差=輸入的固有頻差

第15頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三4.環(huán)路“鎖定”的基本概念

（一）環(huán)路進入鎖定狀態(tài)的過程當環(huán)路輸入一個頻率和相位不變的信號時，根據(jù)以為參考相位可得根據(jù)環(huán)路方程可得1、當環(huán)路閉合瞬間，則，無控制角頻差，此時環(huán)路的瞬時角頻差等于輸入固有角頻差。2、隨著時間t的增加，有控制電壓產(chǎn)生，控制角頻差就產(chǎn)生。隨著控制角頻差的增大，瞬時角頻差就減小，二者之和等于輸入固有角頻差。3、當控制角頻差隨著時間t的增加到等于輸入固有角頻差時，瞬時角頻差為零，即。這時是一固定值，不隨時間變化。若能一直保持下去，則認為進入鎖定狀態(tài)。

第16頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三（二）環(huán)路進入鎖定狀態(tài)的特點1、壓控振蕩器輸出電壓的角頻率等于輸入信號角頻率，即無剩余頻差，。2、環(huán)路鎖定后，壓控振蕩器輸出信號與輸入信號之間只存在一個固定的穩(wěn)態(tài)相位差，即剩余相位差為一固定值。3、環(huán)路處于鎖定狀態(tài)時，鑒相器的輸出電壓為直流4、環(huán)路處于鎖定狀態(tài)時，因為為直流，則式中，為環(huán)路的直流總增益，單位。第17頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三三、鎖相環(huán)路的工作原理設壓控振蕩器的固有振蕩頻率為ω0，而當環(huán)路閉合瞬間外輸入信號角頻率ωi與ω0即不相同也不相干，則鑒相器輸出的差拍電壓為：①失鎖狀態(tài)

如果:環(huán)路固有角頻差>環(huán)路低通濾波器的通頻帶則差拍電壓將被濾除，而不能形成控制電壓

壓控振蕩器輸出角頻率不變化即則即：環(huán)路的瞬時頻差=固有頻差環(huán)路此時處于失鎖狀態(tài)。第18頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三②鎖定狀態(tài)由于很接近，所以很可能擺動到上，當時：相位差如果十分接近，即固有頻差，則差拍電壓不會被環(huán)路濾波器濾除而形成控制電壓，去控制壓控振蕩器，VCO產(chǎn)生中心頻率為的調頻信號VCO的瞬時振蕩頻率將以為中心在一定范圍內來回擺動，即環(huán)路產(chǎn)生了控制頻差此時鑒相器輸出電壓是一個較小的直流電壓，環(huán)路進入鎖定狀態(tài)。第19頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三③牽引捕捉狀態(tài)當介于上述兩者之間時，如果VCO的瞬時頻率圍繞為中心擺動的范圍小，至使不可能擺動到處時，環(huán)路不能立即入鎖。此時VCO輸出的調頻波，其調制頻率就是差拍頻率，與輸入信號經(jīng)鑒相器PD鑒相，輸出一個正弦波與調頻波的差拍電壓：如果令:另有∴

其中顯然不再是一個正弦電壓，而是一個上下不對稱的差拍電壓；經(jīng)環(huán)路濾波后有直流電壓加到VCO的控制端，從而使的偏移增大，使更接,上述過程持續(xù)直到，環(huán)路進入鎖定狀態(tài)。vdt第20頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三④跟蹤狀態(tài)當環(huán)路已處于鎖定狀態(tài)后，如果的頻率和相位有稍變化時，例如：則直到，狀態(tài)鎖定為止。θevd同理:如果則直到，狀態(tài)鎖定為止。ωcvc第21頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三四、鎖相環(huán)性能分析鎖相環(huán)性能主要指標有：同步帶寬捕捉帶寬穩(wěn)態(tài)相差1.同步帶寬設環(huán)路已處于鎖定狀態(tài)，當緩慢改變輸入信號頻率使固有頻差值向正或負方向逐步增大時，由于環(huán)路的自身調節(jié)作用，能夠維持環(huán)路鎖定的最大頻差稱為環(huán)路同步帶，記作。由于環(huán)路鑒頻特性對零點是對稱的，因此同步帶相對于也是對稱的。2.捕捉帶寬設鎖相環(huán)路處于失鎖狀態(tài)，改變使固有頻差減少,環(huán)路能夠經(jīng)牽引捕獲而入鎖的最大固有頻差值稱為環(huán)路捕捉帶。通常。第22頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三3.穩(wěn)態(tài)相差θe(∞)環(huán)路處于鎖定狀態(tài)時，存在著的固定相差稱為穩(wěn)態(tài)相位誤差θe(∞)。由方程：

環(huán)路鎖定意味著瞬時頻差為零，即此時式中，為環(huán)路直流總增益，其值增大可使減少。第23頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三4．鎖相環(huán)性能特點鎖相環(huán)路用作調頻信號解調時，與普通鑒頻器相比較，有低門限信噪比特性。這是因為環(huán)路有反饋控制作用，跟蹤相位差小，降低了鑒相特性的非線形影響，從而改善了門限效應。（1）環(huán)路在鎖定狀態(tài)下無剩余頻差鎖相環(huán)路對輸入的固定基準頻率鎖定后，壓控振蕩器輸出頻率與基準頻率的頻差為零。環(huán)路輸出可做到無剩余頻差存在，是一個理想的頻率控制系統(tǒng)。（2）鎖相環(huán)有良好的窄帶特性鎖相環(huán)具有窄帶特性，當壓控振蕩器頻率鎖定在輸入頻率上時，僅位于輸入信號頻率附近的干擾成分能以低頻干擾的形式進入環(huán)路，而絕大多數(shù)的干擾會受到環(huán)路低通濾波器的抑制，從而減少了對壓控振蕩器的影響。（3）良好的跟蹤特性VCO的輸出頻率可以跟蹤輸入信號的變化，表現(xiàn)出良好的跟蹤特性。在接收有多普勒頻移的動目標時，這種特性尤為重要。(4)低門限特性第24頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三鎖相環(huán)的典型應用1.鎖相倍頻在鎖相環(huán)路的反饋通道中插入分頻器就可構成鎖相倍頻電路。如圖：ωi(t)PDLFVCOvi(t)vo(t)ωo(t)ωo(t)/N當環(huán)路鎖定時，鑒相器兩輸入信號頻率相等。即有：式中：N為分頻器的倍頻比。第25頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三2.鎖相分頻在鎖相環(huán)路中插入倍頻器就可構成鎖相分頻電路。如圖所示：ωi(t)PDLFVCOvi(t)vo(t)ωo(t)Nωo(t)當環(huán)路鎖定時：式中：N為倍頻器的倍頻次數(shù)。第26頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三3.鎖相混頻器設混頻器的本振信號頻率為ωL，在ωL>ωo時混頻器的輸出頻率為（ωL-ωo），經(jīng)差頻放大器后加到鑒相器上。當環(huán)路鎖定時ωo(t)ωi(t)ωL(t)PDLFVCOvi(t)vo(t)|ωL(t)-ωo(t)|混頻差頻放大第27頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三4.頻率合成器頻率合成器是利用一個標準信號源的頻率來產(chǎn)生一系列所需頻率的技術。鎖相環(huán)路加上一些輔助電路后，就能容易地對一個標準頻率進行加、減、乘、除運算而產(chǎn)生所需的頻率信號，且合成后的信號頻率與標準信號頻率具有相同的長期頻率穩(wěn)定度及具有較好的頻率純度，如果結合單片微機技術，可實現(xiàn)自動選頻和頻率掃描。鎖相式單環(huán)頻率合成器基本組成如下圖所示：

PD

LFVCOvi(t)vo(t)fi(t)fo(t)fo(t)/N晶振fi(t)/M當環(huán)路鎖定后，鑒相器兩路輸入頻率相等即：當N改變時，輸出信號頻率相應為fi的整數(shù)倍變化。第28頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三

環(huán)C例：下圖為三環(huán)式頻率合成器方框圖已知：

求輸出信號頻率范圍及頻率間隔。環(huán)A環(huán)BPDLFVCOfi(t)fA(t)fA(t)/NAPDLFVCOfi(t)fB(t)fB(t)/NBPDLFVCO混頻帶通fo(t)fc(t)fo-fB第29頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三解：∵而而環(huán)路C為混頻環(huán)，即當環(huán)路鎖定時：∴有∴當NA=300，NB=351時，當NA=301，NB=351時，因此頻率間隔：PDLFVCOfi(t)fA(t)fA(t)/NAPDLFVCOfi(t)fB(t)fB(t)/NBPDLFVCO混頻帶通fo(t)fc(t)fo-fB而當=399，=397時輸出頻率最高。所以，合成器的頻率范圍為：（35.4~40.099）MHz第30頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三5.鎖相環(huán)調頻電路

普通的直接調頻電路中，振蕩器的中心頻率穩(wěn)定度較差，而鎖相調頻電路能得到中心頻率穩(wěn)定度很高的調頻信號，鎖相環(huán)調頻電路如下圖所示。環(huán)路濾波器的帶寬必須很窄，截至頻率應小于調制信號的頻率。fi(t)晶振PDLFVCOfo(t)調頻波fΩ(t)調制信號+當調制信號為鋸齒波時，可輸出掃頻信號。當調制信號為數(shù)字脈沖時，可產(chǎn)生移頻鍵控調制（FSK信號）。調制信號作為VCO控制電壓的一部分使其頻率產(chǎn)生相應的變化，由此在輸出端得到已調頻信號。第31頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三6.鎖相解調電路(1)調頻波解調用鎖相環(huán)實現(xiàn)調頻波解調如果將環(huán)路的頻帶設計的足夠寬，使環(huán)路捕捉帶大于調頻波的最大頻偏，利用鎖相環(huán)的跟蹤特性，可以使VCO的振蕩頻率跟蹤輸入調頻波的瞬時頻率。如果VCO的電壓-頻率特性是線形的，則加到VCO的控制電壓的變化規(guī)律必與調頻波的瞬時頻率變化規(guī)律相同，因此在LF的輸出端可獲得不失真的解調輸出。調頻波鎖相解調的優(yōu)點是解調門限值比普通鑒相器低4~5dB。PDLFVCOVFM(t)調頻波VΩ(t)調制信號第32頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三(2)AM信號的同步檢波用鎖相環(huán)實現(xiàn)AM信號同步檢波PDLFVCOVAM(t)調幅波VΩ(t)調制信號π/2移項同步檢波當環(huán)路工作在載波跟蹤狀態(tài)時，VCO輸出頻率與環(huán)路輸入已調信號的載波相同，但存在π/2的固定相移。因此，經(jīng)過π/2移項后變成與輸入已調信號的載頻相同的信號。將它與輸入已調信號共同加到同步檢波器就能得到解調信號輸出。第33頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三BG322、X38、CD4046、MC1404b。單片集成鎖相環(huán)電路模擬鎖相環(huán)路：NE560、NE561、562、565、L562、L564、SL565、KD801、KD802、KD8041等。數(shù)字鎖相環(huán)路：一、NE562NE562（國內同類產(chǎn)品L562、KD801、KD8041）是目前廣泛應用的一種多功能單片鎖相環(huán)路。1．NE562組成框圖NE562是最高工作頻率可達30MHz的通用型集成鎖相環(huán)。第34頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三定時電容CrPDLF限幅VCOA1A2A312111523415678910131416Vcc外接環(huán)路濾波器RC元件去加重-VEE跟蹤范圍偏壓輸出FM解調輸出VCO輸出反饋信號輸入信號輸入NE56212345678910111213141516PD（鑒相器）：采用雙平衡模擬乘法器LF：13、14腳可外接RC元件構成環(huán)路濾波器。VCO：是射極定時的壓控多諧振蕩器，定時電容由5、6腳外接電容。限幅器：是與VCO串接的一級控制電路，7腳注入電流的大小可以控制環(huán)路的跟蹤范圍。放大器A1、A2、A3：作為隔離，緩沖放大器，10腳用于外接去加重電容。當環(huán)路用于解調時，A1，A2的放大作用可以提高9腳輸出的解調信號的電平值。既可以保證VCO的頻穩(wěn)度，又放大了VCO的輸出電壓，使3、4腳輸出的電壓幅度增大到約4.5V，以滿足PD對VCO信號電壓幅度的要求。11，12腳：外接輸入信號。VCO輸出3、4腳與PD的反饋信號輸入端2、15腳之間，可外接其它部件以發(fā)揮多功能作用。第35頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三2．NE562的使用說明(1)輸入信號從11、12腳輸入時，應采用電容耦合，以避免影響輸入端的直流電位，要求容抗<<輸入電阻（2K）?？梢噪p端輸入，也可單端輸入，單端輸入時，另一端應交流接地，以提高PD增益。(2)環(huán)路濾波的設計

NE562常用的環(huán)路濾波器有下圖所示的四種形式：

NE562RCRCCfCf1314NE562RCRCCf1314CfNE562RCRCCf1314RfRfNE562RCRCCf1314RfPDLF限幅VCOA1A2A312111523415678910131416Vcc外接環(huán)路濾波器RC元件去加重-VEE跟蹤范圍偏壓輸出FM解調輸出VCO輸出反饋信號輸入信號輸入第36頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三13、14腳的外接電路與NE562內部的PD負載電阻Rc共同構成積分濾波器。

一般已知Rc=6KΩ，Rf通常選在50~200Ω之間，根據(jù)所要求設計的環(huán)路濾波器截至頻率ωc可計算出Cf值：

對圖(a):對圖(b):對圖(c):對圖(d):NE562RCRCCfCf1314NE562RCRCCf1314CfNE562RCRCCf1314RfRfNE562RCRCCf1314Rf第37頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三(3)VCO的輸出方式與頻率調整1．VCO信號輸出端3、4腳與地之間應當接上數(shù)值相等的射極電阻，阻值一般為2-12KΩ，使內部射極輸出器的平均電流不超過4mA.2．當VCO輸出需與邏輯電路連接時，必須外接電平移動電路，使VCO輸出端12V的直流電平移到某一低電平值上，并使輸出方波符合邏輯電平要求，工作頻率可達到20MHz。圖（a）為實用的單端輸出圖（b）為實用的雙端驅動的電平移動電路NE56234圖（a）5v輸出到邏輯電平NE5623416圖（b）5v18v輸出到邏輯電平第38頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三3．VCO的頻率及其跟蹤范圍能調整與控制。VCO頻率的調整，除采用直接調節(jié)與定時電容并聯(lián)的微變電容外，還有如下圖所示的方法：NE562568RRCTEA圖(a)圖(a)電路的VCO的工作頻率為：其中時VCO的為固有振蕩頻率，改變值，振蕩頻率相對變化。NE56256810K10KCT圖(b)NE56256810K10KCT5K圖(c)圖(b)、(c)，可將VCO頻率擴展到30MHz以上，（c）可用外接電位器微調頻率。第39頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三(4)PD的反饋輸入與環(huán)路增益控制方式PD的反饋輸入方式一般采用單端輸入工作方式，如右圖所示，1腳的+7.7V電壓經(jīng)R（2K）分別加到反饋輸入端2、15腳作為IC內部電路基極的偏壓，而且1腳到地接旁路電容，反饋信號從VCO的3腳輸出，并經(jīng)分壓電阻取樣后，通過耦合電容加到2腳構成閉環(huán)系統(tǒng)。環(huán)路增益還普遍采用在13、14腳并接電阻Rf的方式，此時的環(huán)路總增益為：的單位為可以抵消因上升而使過大造成的工作不穩(wěn)定性。NE56211523CCCB7．7VR2kR2kR111kR21k第40頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三(5)解調輸出方式當NE562用作FM信號的解調時，解調信號由⑨腳輸出，此時⑨腳需外接一個電阻到地（或負電源）作為NE562內部電路的射極負載，電阻數(shù)值要合適（常取15k）以確保內部射極輸出電流不超過5mA，另外⑩腳應外加重電容。PDLF限幅VCOA1A2A312111523415678910131416Vcc外接環(huán)路濾波器RC元件去加重-VEE跟蹤范圍偏壓輸出FM解調輸出VCO輸出反饋信號輸入信號輸入第41頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三3、NE562應用實例NE562內部限幅器集電極電流受7腳外接電路的控制，一般7腳注入電流增加，則內部限幅器集電流減少，VCO跟蹤范圍??；反之則跟蹤范圍增大。當⑦腳注入電流大于0.7mA時，內部限幅器截至，VCO的控制被截斷，VCO處于失控自由振蕩工作狀態(tài)（系統(tǒng)失鎖）。跟蹤范圍控制RfRf11K1K161514131211109NE56212345678ooooCTCCCCCBCfCfRLVCC12K1K1K0.1μ0.1μ0.1μFM輸入解調輸出第42頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三10.3頻率合成器一、頻率合成器的分類及主要技術指標1.概念工作頻率范圍頻率間隔頻率轉換時間頻率穩(wěn)定度與準確度頻譜純度3.主要技術指標直接頻率合成器鎖相頻率合成器直接數(shù)字頻率合成器2.分類頻率合成是利用一個（或幾個）高準確度和高穩(wěn)定度的基準頻率，通過一定的變換與處理后，形成一系列等間隔的離散頻率。這些離散頻率的頻率準確度和穩(wěn)定度都與基準頻率相同，而且能在很短的時間內，由某一頻率切換到另一頻率。第43頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三二、直接頻率合成器1.直接頻率合成的基本原理2.一個基準源的直接頻率合成器直接式頻率合成器之一基準頻率fR由晶體振蕩器提供。輸出頻率：采用一個或多個不同頻率的晶體振蕩器作為基準信號源，經(jīng)過具有加、減、乘、除四則運算功能的混頻器、倍頻器、分頻器和具有選頻功能的濾波器的不同組合來實現(xiàn)頻率合成。第44頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三3.由諧波發(fā)生器提供基準頻率的直接頻率合成器?晶振通過分頻和諧波發(fā)生器產(chǎn)生0~9MHz的10個基準頻率。?S1，S2，S3是單刀10擲開關，各有10個結點，分別接到諧波發(fā)生器的10個輸出端上。?改變S1，S2，S3的位置可以得到f0=10f3+f2+f1/10。輸出頻率范圍為10.0~99.9MHz，頻率間隔為100KHz。直接式頻率合成器之二4.直接式頻率合成器的優(yōu)缺點優(yōu)點：頻率轉換時間較短，能產(chǎn)生任意小的頻率間隔。缺點：頻率范圍有限，離散頻率點不能太多。采用大量倍頻、分頻和混頻器，使輸出的寄生頻率成分和相位噪聲加大，而且體積大、成本高。第45頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三三、鎖相頻率合成器1.鎖相頻率合成器的基本組成與特點2.典型的鎖相頻率合成器系統(tǒng)簡單，輸出頻率頻譜純度高，能得到大量離散頻率，且有多種大規(guī)模集成鎖相頻率合成器的成品可供選用。由基準頻率產(chǎn)生器和鎖相環(huán)路（含分頻器）兩部分組成。1、基準頻率產(chǎn)生器產(chǎn)生的fR送給鑒相器作為參考輸入頻率。2、壓控振蕩器的輸出信號先通過程序分頻器進行N次分頻后，再送給鑒相器與參考輸入信號進行相位比較。3、環(huán)路鎖定后，輸出頻率4、分頻比N由輸入的數(shù)字信號控制?？梢圆捎貌⑿休斎?、串行輸入和四位數(shù)據(jù)總線輸入之一的數(shù)字信號控制方式。第46頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三利用中規(guī)模鎖相頻率合成器MC145106與低通濾波器、壓控振蕩器組成的頻率合成器。（1）10.24MHz的晶體與片內的反相放大器組成電容三點式振蕩器，振蕩頻率為10.24MHz，送給參考分頻器。（2）參考分頻器由一個÷2電路和÷29/210電路組成，由FS（6）端控制。若FS=“1”，參考分頻比為210，則fR=10KHz。若FS=“0”，參考分頻比為211，則fR=5KHz。本電路的FS=“0”，故fR=5KHz。（3）程序分頻器（÷N計數(shù)器）輸入端2連接到VCO的輸出端。分頻比是由9位二進制輸入來控制，其分頻比N=3~511。輸入懸空時，為邏輯“0”，接高電平時，為邏輯“1”。本電路f0=NfR，即15KHz~2555KHz，頻率間隔為5KHz。（4）電路缺點：輸出信號頻率受程序分頻器上限工作頻率的限制，不能做得很高。MC145106組成頻率合成器第47頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三3.帶高速前置分頻器的鎖相頻率合成器圖10-28具有高速前置分頻器的頻率合成器?采用上限頻率高的高速前置分頻器M，可以降低程序分頻器的工作頻率M倍，能解決程序分頻器上限頻率不高的矛盾。?壓控振蕩器的輸出信號頻率f0=MNfR。由于M是一固定值，則頻率間隔為MfR，比沒有前置分頻器的要大M倍。第48頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三4.雙模前置分頻鎖相頻率合成器圖10-29吞脈沖可變分頻器原理圖為解決高的VCO輸出頻率和低速程序分頻器的矛盾，并保證合適的頻率間隔，可采用雙模前置分頻器的鎖相頻率合成器，又稱吞脈沖鎖相頻率合成器。第49頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三2、吞脈沖可變分頻器（1）雙模前置分頻鎖相頻率合成器的分頻器是由高速雙模前置分頻器（÷p/p+1）、吞脈沖計數(shù)器A，程序計數(shù)器N和模式控制邏輯電路組成。（2）÷A計數(shù)器和÷N計數(shù)器均為減法計數(shù)器。（3）雙模前置分頻的分