鎖相式頻率合成器

如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！第一章概述展常采用晶體振蕩器等方法來解決,但它不能滿足頻率個(gè)數(shù)多的要求,因此,目前大量采用生大量的具有同一穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度的不同頻率。頻率合成器是從一個(gè)或多個(gè)參考頻率中產(chǎn)生雷達(dá)、導(dǎo)航、航空航天、遙控遙測以及高速儀器儀表等領(lǐng)域。以通信為代表的信息產(chǎn)業(yè)是當(dāng)代發(fā)展最快的行業(yè),因此,頻率合成器也得到了較快發(fā)展,形成了完善的系列品種,市場需率綜合器、直接數(shù)字式頻率綜合器(DDS)三個(gè)發(fā)展階段。除運(yùn)算,得到各種所需頻率。直接合成法的優(yōu)點(diǎn)是頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短,并能產(chǎn)生任意小的頻率增量。但用這種方法合成的頻率范圍將受到限制。更重要的是,直接合成模擬式頻率合成器不能實(shí)現(xiàn)單片集成,而且輸出端的諧波、噪聲及寄生頻率難以抑制。因此,直接合成模擬式頻率綜合器已逐漸被鎖相式頻率綜合器、直接數(shù)字式頻率綜合器取代。使用PLL技術(shù)實(shí)現(xiàn)的鎖相式頻率合成器在性能上較之RC、LC振蕩源有很大提高,但外圍電路仍然較復(fù)雜,且容易受外界干擾,分辨率難以提高,其它指標(biāo)也不理想。近年來,直接數(shù)字頻率合成器(DDS)的出現(xiàn),使頻率合成技術(shù)大大前進(jìn)了一步。頻率控制是現(xiàn)代通信技術(shù)中很重要的一環(huán),獲取寬帶、快速、精細(xì)、雜散小的頻率控制信號一直是通信領(lǐng)域中的一個(gè)重要研究內(nèi)容。DDS技術(shù)是從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新的頻率合成技術(shù),具以全數(shù)字技術(shù),從相位概念出發(fā),直接合成所需波形的一種新的頻率合成原理。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和器件水平,它的性能指標(biāo)不能與已有的技術(shù)相比,故未受到重視。近20年間,隨著技術(shù)和器件水平的提高,直接數(shù)字頻率合成技術(shù)得到了飛速的發(fā)展,成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。DDS具有超高速的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間,極高的頻率分辨率,低的相位噪聲,變頻相星定位、數(shù)字通信等系統(tǒng)中信號源的首選。目前,在各種無線系統(tǒng)中使用的頻率合成器普遍采用鎖相式頻率合成器,通過CPU控制,或多環(huán)鎖相式頻率合成器、DDS頻率合成器,以及PLL加DDS混合式頻率合成器。因此,如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！鎖相式頻率合成器和直接數(shù)字式頻率綜合器受到各界關(guān)注,并得到迅猛發(fā)展。鎖相式頻率合成器是采用鎖相環(huán)(PLL)進(jìn)行頻率合成的一種頻率合成器。它是目前頻率合成器的主流,可分為整數(shù)頻率合成器和分?jǐn)?shù)頻率合成器。在壓控振蕩器與鑒相器之間的鎖相環(huán)反饋回路上增加整數(shù)N分頻器,就形成了一個(gè)整數(shù)頻率合成器。通過改變分頻系數(shù)N,壓控振蕩器就可以產(chǎn)生不同頻率的輸出信號,而輸出信號的頻率是參考信號頻率的整數(shù)倍,因此稱為整數(shù)頻率合成器。其輸出信號之間的最小頻率間隔等于參考信號的頻率,而這一點(diǎn)也正是整數(shù)頻率合成器的局限所在。構(gòu)成鎖相式整數(shù)頻率合成器的關(guān)鍵部分是鎖相環(huán),它是一個(gè)相位誤差控制系統(tǒng),通過比較輸入信號和壓控振蕩器輸出信號之間的相位差,產(chǎn)生誤差控制電壓,調(diào)整壓控振蕩器的頻率,以達(dá)到與輸入信號同頻。在環(huán)路開始工作時(shí),如果輸入信號頻率與壓控振蕩器頻率不同,則由于兩信號之間存在固有的頻率差,它們之間的相位差勢必一直在變化,致使鑒相器輸出的誤差電壓在一定范圍內(nèi)變化。在這種誤差電壓的控制下,壓控振蕩器的頻率也在變化。若壓控振蕩器的頻率能夠變化到與輸入信號頻率相等,在滿足穩(wěn)定性的條件下,就在這個(gè)頻率上穩(wěn)定下來。達(dá)到穩(wěn)定后,輸入信號和壓控振蕩器輸出信號之間的頻差為零,相差不再隨時(shí)間變化,誤差電壓為一固定值,環(huán)路進(jìn)入“鎖定”狀態(tài)。環(huán)路濾波器的作用是濾除誤差電壓中的高頻成分和噪聲,以保證環(huán)路所要求的性能,增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。鎖相式分?jǐn)?shù)頻率合成器的輸出信號頻率不必是參考信號頻率的整數(shù)倍,而可以是參考信號頻率的小數(shù)倍,因此稱為鎖相式分?jǐn)?shù)頻率合成器。小數(shù)頻率合成器輸出信號的最小頻率間隔,即輸出頻率精度,由參考信號頻率和分?jǐn)?shù)頻率合成器的分辨位數(shù)決定。鎖相式整數(shù)頻率合成器輸出信號的最小頻率間隔等于參考信號的頻率。為了精確控制輸出信號的頻率,需要采用頻率很低的參考信號。在頻率合成器的設(shè)計(jì)中,濾波器帶寬通常低于參考信號頻率的十分之一。為了獲得較高精度的輸出信號頻率,同時(shí)防止參考信號的泄漏,必須使用帶寬很窄的濾波器。但是,濾波器的帶寬越窄,頻率合成器的調(diào)整時(shí)間就越長。而鎖相式分?jǐn)?shù)頻率合成器則可以在使用高頻率的參考信號的同時(shí),獲得高精度的輸出信號頻率,放松了對濾波器帶寬的限制,從而有效地解決了上述問題。頻率合成器的一個(gè)重要指標(biāo)是相位噪聲。在濾波器通帶內(nèi),輸出信號的相位噪聲是參考信號的相位噪聲的N倍。顯而易見,在保持輸出信號頻率不變的情況下,提高參考信號的頻率可以有效地降低輸出信號的相位噪聲。理論上,參考信號的頻率提高一倍,輸出相位噪聲下降6dB。小數(shù)頻率合成器支持高頻率的參考信號,因此,它的相位噪聲指標(biāo)好于整數(shù)頻率合成器。當(dāng)然,也可以通過減小濾波器帶寬的方式來抑制相位噪聲,但是,這樣會(huì)延長頻率合成器的調(diào)整時(shí)間。相對于整數(shù)頻率合成器,小數(shù)頻頻率合成器在國外已經(jīng)發(fā)展得比較成熟,形成了各種類型的鎖相式整數(shù)頻率合成器、鎖相式分?jǐn)?shù)頻率合成器、直接數(shù)字頻率合成器、雙環(huán)或多環(huán)鎖相式頻率合成器、DDS與PLL混合式頻率合成器等完整系列品種,滿足了通信、數(shù)字電視等領(lǐng)域的需要,形成了巨大的頻率合式混合的頻率合成器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)單片集成。頻率合成器已經(jīng)與通信系統(tǒng)收發(fā)信機(jī)的射頻電路集如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！成在一起如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！,形成了集接收機(jī)、發(fā)射機(jī)、頻率合成器于一體的SOC芯片。30年代：鎖相技術(shù)起源，提出無線電調(diào)幅信號的鎖相同步檢波技術(shù)。鎖相同步檢波器要求鎖相環(huán)路以輸入的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波v中，能輸出準(zhǔn)確跟蹤載波分量的i等幅波v(t)而它們相位保持很小常數(shù)或零。將v(t)相移π/2后作為同步檢波的參考信號00v(t)，從而即可實(shí)現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的解調(diào)，實(shí)現(xiàn)檢波。r40年代：電視技術(shù)得到迅速發(fā)展，電視接收機(jī)從行掃描振蕩器輸出中取出部分作反饋聲中的衛(wèi)星發(fā)射的信號檢測出來。作費(fèi)用仍然十分昂貴，所以在使用范圍上仍然受到較大限制。由維特畢研究了無噪聲鎖相環(huán)路的非線性理論問題，并發(fā)表了相干通信原理。后期開始相繼研制出集成鎖相環(huán)部件和單片集成鎖相環(huán)路。樂曲傳遍了全球。80—90年代：鎖相環(huán)路理論與研究日臻完善，應(yīng)用范圍遍及整個(gè)電子技術(shù)領(lǐng)域，隨著進(jìn)，現(xiàn)在品種齊全繁多，提高系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性和小型化，目前仍朝著集成化，數(shù)字化，多用化方向迅速發(fā)鎖相環(huán)路(PhaseLockLoop，PLL)是一種自動(dòng)相位控制(APC)系統(tǒng)，是現(xiàn)代電子系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的一個(gè)基本部件。它的基本作用是在環(huán)路中產(chǎn)生一個(gè)振蕩信號(有時(shí)也稱本地振蕩)，這個(gè)信號的頻率受控制電壓的作用，當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)，振蕩信號的輸出頻率與輸入信號PLL的直流增益、振蕩頻率和相應(yīng)帶寬可有效地改善環(huán)路性能，達(dá)到理想的效果。正常工作時(shí)鎖相環(huán)路具有以下基本特性：順利通過環(huán)路濾波器的直流電壓，如果此時(shí)輸入信號中有干擾成分，則干擾信號與VCO的輸出信號在鑒相器PD中比較所形成的誤差電壓受到環(huán)路濾波器的抑制(處于低通的通頻帶外)，于是VCO的輸出信號中的干擾成分大為減少，此時(shí)環(huán)路相當(dāng)于一個(gè)濾除噪聲的高頻窄帶濾波器，其通頻帶可以做得很窄，如在幾十兆赫茲至幾百兆赫茲的中心頻率上實(shí)現(xiàn)幾赫茲至幾十LC，RC、石英晶體等濾波器很難達(dá)到的。如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！沒有剩余頻差，只有剩余相位差。它比AFC系統(tǒng)更好地實(shí)現(xiàn)了頻率控制，因而在自動(dòng)頻率控制、頻率合等技術(shù)方面獲得了廣泛的應(yīng)用。如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！到鎖定狀態(tài)，經(jīng)過自身的調(diào)節(jié)作用可以捕捉到輸入信號并最終鎖定。整個(gè)環(huán)路包括一些放大元件、控制元件等均可集成在1塊芯片上，目前常用的主要有L562，L565，L564，CD4046等集成鎖相環(huán)。集成化可以減小設(shè)備體積、降低成本、提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，大大提高整機(jī)性能。由于鎖相環(huán)路性能優(yōu)越，現(xiàn)廣泛用于無線電通信技術(shù)中，如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！第二章鎖相頻率合成器的設(shè)計(jì)現(xiàn)代科技的發(fā)展對電子信號源提出了越來越高的要求,要求信號源的頻帶寬、頻率分辨率高、頻率穩(wěn)定度高、能產(chǎn)生復(fù)雜的波形、相位噪聲和雜散很低、能程控等。這些技術(shù)要求用普通的模擬電路技術(shù)是達(dá)不到的,頻率合成技術(shù)是產(chǎn)生大量高精度頻率信號的主要技術(shù)。2．1鎖相頻率合成器工作原理基本的數(shù)字鎖相式頻率合成器如圖2.1所示。當(dāng)鎖相環(huán)鎖定后，相位檢波器(鑒相器fr=fdfd=fo/N(1)(2)fo=Nfr()3考振蕩器考分頻器fr鑒相器環(huán)路濾波器可編程壓控振蕩器ofo這樣，環(huán)路中帶有分頻器的鎖相環(huán)就提供了一種從單個(gè)參考頻率獲得大量頻率的方法。如果用一可編程分頻器來實(shí)現(xiàn)分頻比N，就很容易按增量fr來改變輸出頻率帶有可編程分頻器的鎖相環(huán)為合成大量頻率提供了一種有效的方法，合成頻率都是參考頻率的整數(shù)倍，而此參考頻率就是此頻率合成器的分辨率。基本數(shù)字鎖相頻率合成器存在以下幾個(gè)問題。首先，從式(3)可知，頻率分辨率等于r頻器的最高工作頻率可能比所要求的合成器工作頻率低的多，因此在很多應(yīng)用場合基本頻率成器是不適用的。固定分頻器在工作頻率明顯高于可變分頻比，超高速期間的上限頻率可達(dá)千兆赫茲以之前串接一固定分頻器的前置分頻器，則可大大提高VCO的工作頻率。設(shè)前置分頻器的分頻比為M，則可得fo=N(Mfr)(4)如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！間(一般為毫秒級)。本次設(shè)計(jì)的鎖相式頻率合成器的頻率范圍為10~30MHz，頻率分辨率△fo為100kHz，頻率穩(wěn)定度為10-6。鎖相頻率合成器基本組成的輸出信號相位進(jìn)行比較，并比較結(jié)果轉(zhuǎn)化為誤差電壓U(t)；該電壓是兩個(gè)信號相位差的d環(huán)路濾波器LF是低通濾波器，作用是濾除誤差電壓U(t)中的高頻分量后得到控制電d壓U(t)，并加給壓控振蕩器。c壓控振蕩器VCO通常由變?nèi)荻O管和電抗管等組成振蕩電路；VCO的輸出頻率受U(t)c器的輸出也為零，壓控振蕩器的振蕩頻率不發(fā)生變化。如果二者的頻率不一致，則鑒相器將化將不斷使輸出信號的頻率與輸入信號的頻率趨于一致，最終二者頻率相等相位差恒定，U(t)，U(t)均為直流電壓，VCO的輸出頻率將停止變化，環(huán)路處于“鎖定”狀態(tài)。當(dāng)輸入dc的過程，達(dá)到頻率相等的要求。2．2．2使用前置分頻器的鎖相頻率合成器的組成O如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！送入高速固定分頻器進(jìn)行分頻，再把分頻降低以后的頻率送入能適應(yīng)這一工作頻率的o可編程分頻器，構(gòu)成前置分頻型鎖相環(huán)頻率合成器。3前置分頻型鎖相環(huán)頻率合成器電路方框圖圖2.2中，÷M即為高速前置分頻器，環(huán)路鎖定時(shí)輸出頻率f為oor器的輸出頻率分辨率為or的2．2．3雙模前置分頻型鎖相頻率合成器頻率分辨率的同時(shí)，又能提高合成器輸出頻率的一種有效方法。2.4雙模前置分頻型鎖相頻率合成器電路方框圖A置分頻器的如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！N=(P+1)A+P(M-A)=PM+A()7A計(jì)數(shù)器對前置分頻器吞掉的脈沖數(shù)進(jìn)行檢測和控制(通過MC)，所以A計(jì)數(shù)器又稱為f=Nf=(PM+A)f(8)orr輸出頻率f的頻率分辨率△f=f。因此，雙模前置分頻型單環(huán)合成器采用吞脈沖分頻oor計(jì)數(shù)以后，將保持合成器輸出頻率分辨率不變。而比一般的可編程程序分頻器的工作頻率有很大的提高。因而可以實(shí)現(xiàn)合成器輸出頻率高的要求。可以做得像固定分頻器那樣高。雙模前置分頻器很好地解決了固定前置分頻器提高f和降o低△f的矛盾。o．3鎖相頻率合成器的設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！號。最后，這個(gè)正弦信號進(jìn)入到頻率合成器，再與參考頻率進(jìn)行鑒頻鑒相。如此循環(huán)，直至兩個(gè)頻率相等，并由單片機(jī)輸出一控制信號，使頻率合成器鎖定并一直輸出該信號。分為中規(guī)模(MSI)和大規(guī)模兩種；按電路速度可分為低速、中速和高速三種；按頻率置定置定方式又可區(qū)分為單模頻合或雙(四)模頻合。隨著頻率合成技術(shù)和集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，單片集成頻率合成器也正向性能更好、波段的顯示實(shí)現(xiàn)了遙控和程控，從而使集成頻率合成器逐漸取代分立元件組成的頻率合成如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！目前，使用較多的集成頻率合成器芯片有Motorola公司的MC145151、MC145146、MC145170，美國國家半導(dǎo)體公司的LMX1501，富士通公司的MB1504等。本鎖相頻率合成器圖2.6即為MC145170的內(nèi)部功能框圖?，F(xiàn)將16腳封裝的MC145170的功能簡要說明如下：OSC(1腳)、OSC(2腳)此二腳與外部晶體振蕩器相連即可形成一參考振蕩器。實(shí)inout際使用中1、2腳需接不大于30p的電容(含分布電容)。為保證放大器工作在線性狀態(tài)，兩腳間可直接接一個(gè)1—15MΩ的外部反饋電阻。從1腳輸入的外部信號電平至少不得低于1V，P-P的頻率不應(yīng)大于2MHz。REF(3腳)參考頻率輸出腳，它是晶體振蕩器參考頻率源經(jīng)緩沖后的輸出。該腳可用out可不用，也可通過給C寄存器送數(shù)(C2、C3、C4三位)改變輸出頻率(可得到OSC÷2、÷4、÷in8、÷16)，該頻率可用來驅(qū)動(dòng)微機(jī)時(shí)鐘(如此可節(jié)約一只晶振)；不使用該腳需懸空，通過給C干擾。F(4腳)VCO頻率輸入腳，VCO輸出的信號經(jīng)過交流耦合(通過大于100p的電容)，在不同in的工作電壓V下，該頻率允許范圍為5—185MHz。DDD(5腳)串行數(shù)據(jù)輸入腳，在時(shí)鐘由低到高轉(zhuǎn)換后，比特?cái)?shù)據(jù)流開始裝載進(jìn)芯片的寄in存器。其傳送格式是這樣規(guī)定的，即1個(gè)字節(jié)(8比特)送c寄存器，2個(gè)字節(jié)(16比特)送N寄ENB(6腳)低電平使能輸入腳，該腳接高電平時(shí)數(shù)據(jù)禁止輸入，D處于高阻狀態(tài)；要out向芯片打入數(shù)據(jù)，該腳(斯密特觸發(fā))由高轉(zhuǎn)低即可。圖2.8給出了控制時(shí)序。如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！CLK(7腳)時(shí)鐘輸入腳，當(dāng)時(shí)鐘由低電平轉(zhuǎn)為高電平，數(shù)據(jù)由D腳輸入各寄存器。而in由高電平轉(zhuǎn)為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)從D腳輸出。如上所述，8個(gè)時(shí)鐘周期可訪問C寄存器，16個(gè)out時(shí)鐘周期可訪問N寄存器，而24(或15個(gè)時(shí)鐘周期可訪問R寄存器。D(8腳)三態(tài)串行數(shù)據(jù)輸出口，在時(shí)鐘由高電平向低電平轉(zhuǎn)換的過程中，數(shù)據(jù)經(jīng)out由寄存器由該腳向外輸出，除特殊需要(如測試微機(jī)送數(shù)、電路制作中監(jiān)控在線QA測試、便于維修等)外一般不用。f(9腳)R計(jì)數(shù)器輸出腳，信號經(jīng)15階R計(jì)數(shù)器緩沖后輸出，可用可不用(通過給C寄r5—32767間變化，最大不超過2MHz，在示波器上看到的應(yīng)為脈沖波形。f(10腳)N計(jì)數(shù)器輸出腳，信號經(jīng)16階N計(jì)數(shù)器緩沖后輸出，不用時(shí)需懸空，以降芯v片內(nèi)外的相互干擾降至最低。該腳可用來確認(rèn)÷N的大小，N的變化范圍為40—65535，f的v最大輸出也不應(yīng)超過2MHz，在示波器上看到的應(yīng)為脈沖波形。LD(11腳)鎖定檢測輸出腳，當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)(f與f同頻同相)，該腳輸出高電平并有rv窄的負(fù)脈沖；當(dāng)環(huán)路失鎖時(shí)，輸出的脈沖為低電平(如圖2.9所示)。該腳可用可不用，加電后片上初始電路給LD腳送靜態(tài)低電平以防錯(cuò)鎖，不用時(shí)應(yīng)懸空。VSS(12腳)該腳通常接地。PD(13腳)鑒相/頻單端輸出腳(使用內(nèi)部充電泵)，外接低通濾波器即可形成環(huán)路。out該腳可用可不用，也可反轉(zhuǎn)(通過給C寄存器的C7送數(shù)改變)。RV(15腳)鑒相/頻雙端輸出腳，圖2.9描述了它們的輸出波形圖(其中C7為低電平時(shí))，要注意極性位C7的松樹與波形的一致。V(16腳)電源輸入腳，+2.5≤V≤+5.5V，位達(dá)到最佳效果應(yīng)盡量繞開V并在靠近DDDDSS芯片處用一粒低電感的旁路電容和地相連，而且電容的焊頭以最小為宜。圖2.8MC145170控制時(shí)序圖如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！圖2.9MC145170鑒相/頻與鎖定檢測輸出波形圖圖2.10MC145170外圍電路2腳分別接一個(gè)22pF的電容外部晶振的頻率為10MHz輸入信號通過一個(gè)470pF的電容接入4腳2．3．2環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)輸入信號是來自鑒相器的輸出電壓V(t)，它在濾去V(t)中的高頻成分和噪聲后,取出DD平均分量V(t)去控制壓控振蕩器的頻率。所以環(huán)路濾波器可以改善控制電壓的頻譜純度,C環(huán)路濾波器的主要指標(biāo)有:環(huán)路帶寬、阻尼系數(shù)ξ、鎖定時(shí)間、直流增益和高頻增益。使用μA741設(shè)計(jì)低通濾波器，電路圖如圖2.11。如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！圖2.11反相輸入一階低通濾波電路低通濾波器截止頻率f=1/(2πRC)(9)02k23圖2.12全波精密整流電路反相比例運(yùn)算電路如圖2.13所示。輸入電壓U通過電阻R作用于集成運(yùn)放的反相輸入端，i故輸出電壓U與U反相。電阻R跨接在集成運(yùn)放的輸出端和反向輸入端，引入了電壓并聯(lián)負(fù)oif如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！圖2.13反相比例運(yùn)算電路RkR為0—50kΩ電位器，R‘=1kΩf2．3．3壓控振蕩器的設(shè)計(jì)MC1648為集成射極耦合振蕩電路,具有負(fù)阻效應(yīng)。電路如圖2.14所示,它僅用一只變?nèi)荻O管,并由芯片MC1648外加諧振回路組成。圖2.14VCO電路12腳接一個(gè)10μF的電容變?nèi)荻O管為J8324已知變?nèi)荻O管的結(jié)電容如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！((10)(1)式中E—表示加于變?nèi)莨軆啥说撵o態(tài)反偏壓;C—控制電壓和偏壓均為零時(shí)變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容;0U—接觸電位差;Φm數(shù)。以C表示電路的分布電容,則該VCO的振頻s((11)由上式可導(dǎo)出其壓控靈敏度((12)其中K滿足關(guān)系S(13)可見,該基本VCO具有非線性的壓控特性;其壓控靈敏度與f成正比,與(U+E)成反比。c如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！第三章鎖相頻率合成器調(diào)試及結(jié)果分析3．1壓控振蕩器的調(diào)試及結(jié)果分析容二極管接直流控制電壓，3引腳輸出接示波器觀察輸出波形。通電后，先將控制電壓調(diào)至零，示波器顯示一條直線，說明壓控振蕩器在該控制電壓下無法產(chǎn)生振蕩，故無波形輸出。逐漸增大控制電壓，在電壓增至0.7V時(shí)，示波器上顯示輸出為正弦波，其頻率為88kHz，說大，在電壓增至11V時(shí)，輸出正弦波頻率增至最大，達(dá)到520kHz。此后再增大控制電壓，輸出正弦波頻率基本不變，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。測得壓控振蕩器的壓控特性數(shù)據(jù)如表3.1。表3.1壓控振蕩器壓控特性表UU/V00.52.02.53.03.54.0inf/kHzout0046U/V4.55.05.56.06.57.07.58.08.5f/kHzout8U/V9.09.510.010.511.0f/kHzout圖3.1壓控振蕩器壓控特性曲線由表3.1和圖3.1可見，該壓控振蕩器的線性工作區(qū)域在0.7—2V之間，控制電壓的變化范圍較小，且輸出信號頻率偏低。此壓控振蕩器設(shè)計(jì)的不太理想，未能達(dá)到預(yù)計(jì)指標(biāo)，其主要原因是變?nèi)荻O管的結(jié)電容偏大。如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！3．2低通濾波器的調(diào)試及結(jié)果分析采用μA741設(shè)計(jì)的低通濾波器，在±15V工作電壓下，輸入端接入由信號發(fā)生器產(chǎn)生的幅值1V頻率1Hz的正弦波，輸出端接示波器管產(chǎn)輸出波形。由于反饋回路電阻才用的是電位器，因此此低通濾波器具有放大功能。調(diào)節(jié)電位器，使輸出正弦波幅值為10V，頻率不變?yōu)?Hz。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻率，使輸入正弦波的頻率逐漸增大，觀察輸出正弦波的幅值，在滿足本次設(shè)計(jì)窄帶的要求。信號的放大也可由此反相器來完成，即反饋電阻設(shè)計(jì)為電位器。帶寬在140Hz左右，為比較理想的低通濾波器。測得低通濾波器的幅頻特性數(shù)據(jù)如表3.2。表3.2低通濾波器幅頻特性表ff/HzinU/Voutf/HzinU/Voutf/HzinU/Voutf/HzinU/Voutf/KHzinU/Voutf/KHzinU/V0.2out1172．3722334488559966如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！圖3.2低通濾波器幅頻特性曲線即該低通濾波器的截止頻率為140Hz。此低通濾波器特性比較理想。3．3頻率合成器的調(diào)試及結(jié)果分析供給MC1451703.0V的工作電壓，輸入信號通過一個(gè)470pF的電容接到4引腳進(jìn)入芯片。出波形不是很穩(wěn)定。測得頻率合成器的輸入輸出對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)如表3.3。表3.3輸入頻率與輸出占空比的關(guān)系f/MHz567891020in占空比1/202/1010/1810/1610/148/1014/16如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！圖3.3輸入頻率與輸出脈沖關(guān)系由表3.3和圖3.3可見，頻率合成器的輸出方波的占空比隨輸入信號頻率的增大而增大，。如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！第四章單片機(jī)控制部分4．1單片機(jī)控制的原理整個(gè)控制系統(tǒng)由PC主機(jī),USB轉(zhuǎn)JTAG協(xié)議的UEC2適配器和單片機(jī)C89C51組成,并通過集成開發(fā)環(huán)境軟件Keil進(jìn)行在系統(tǒng)調(diào)試,以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。PC主機(jī)通過USB口與UEC2適配器相連,GMC是SPI方式的,而C89C51單片機(jī)內(nèi)部的全雙工UART不支持移位寄存器方式,因此可采用I/O端口虛擬移位寄存器方式。用3個(gè)I/O口分別提供時(shí)鐘信號、數(shù)據(jù)信號和片選信號。掃頻時(shí)要用到定時(shí)器。C89C51內(nèi)部有3個(gè)16位計(jì)數(shù)/定時(shí)器,其中T0和T1與標(biāo)準(zhǔn)89C51的計(jì)數(shù)/定時(shí)器兼容。選擇T0作定時(shí)器,采用自動(dòng)重裝方式,即TMOD=0x02;選擇系統(tǒng)時(shí)鐘作為定時(shí)器的時(shí)鐘源,即CKCON=0x08;TL0和TH0中裝入初值,其中TL0保持計(jì)數(shù)值,而TH0保持重載值。在需要啟動(dòng)定時(shí)器時(shí),令TR0=1,開始計(jì)數(shù)。當(dāng)TL0中的計(jì)數(shù)值發(fā)生溢出時(shí),TF0被置位,TH0中的重載值被重新裝入到TL0,這時(shí)只需將TF0軟件清零可重新計(jì)數(shù)。MC145170內(nèi)部有三個(gè)寄存器：C寄存器、R寄存器和N寄存器。通過89C51單片機(jī)向C寄存器寫入控制字，用于MC145170工作狀態(tài)的控制。R寄存器中載入?yún)⒖碱l率，參考頻率由外部累加的方式改變送入N寄存器的數(shù)值來調(diào)節(jié)頻率的大小。當(dāng)N寄存器內(nèi)的數(shù)值被初始頻率相除此數(shù)值，因而鎖定該頻率，達(dá)到精確調(diào)節(jié)頻率的目的。如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！4．2單片機(jī)控制部分主要程序模塊的處理流程圖ffvNYNf=frY圖4.1主程序流程圖如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！第五章調(diào)試中遇到的主要問題相反，低通濾波器的設(shè)計(jì)和調(diào)試都是比較成功的。在圍繞MC1648進(jìn)行壓控振蕩器的設(shè)計(jì)和調(diào)計(jì)，都能對噪聲干擾有很好的抑制。如不慎侵犯了你的權(quán)益，請聯(lián)系我們告知！結(jié)束語件電路的調(diào)試。在這里將本次設(shè)計(jì)所做的工作一一列出：1、搜集、查閱鎖相環(huán)路技術(shù)的文獻(xiàn)資料，對鎖相環(huán)路技術(shù)進(jìn)行初步的認(rèn)識和了解，并2、對整個(gè)電路的信號流程進(jìn)行推導(dǎo)，掌握每一級的輸入和輸出的對應(yīng)關(guān)系。由此確定每一級的電路設(shè)計(jì)方案，畫出電路原理圖。應(yīng)4、具體的硬件電路布板與連接。在布板的過程中，需要考慮各級之間的連接關(guān)系，地線和電源線尤為重要，因?yàn)檫@些引線在高頻電路中都會(huì)成為引入噪聲干擾的因素。而電路的焊接是一個(gè)考驗(yàn)技術(shù)和態(tài)度的過程。每一個(gè)元器件