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1、简易频率合成器,电子电路课程设计,题目：简易频率合成器 参加班级：B120508JA- B120509JA 完成时间：2014. 12共两周 完成学分：2分 作息时间：按学校白天的作息时间进行 上课地点：通信电子电路第一实验室,课程安排,1,2,设计要求,3,设计提示,目 录,课程概况简介,课程名称 电子电路课程设计 32学时，两周 课程性质 必修 （2学分） 教 材 电子电路课程设计,1.教学计划 a.共两周 b. 周一课程介绍，周二查资料，预习,课程安排,电子电路课程设计,2、教学目的： a、掌握系统电路的设计方法（创新意识） b、掌握系统电路的安装、调测技术 c、查找资料能力的培养 d、
2、科研能力的培养 e、科技论文的撰写 f、其它能力的培养,3教学方法: ）教法 在实验室集中，分3次讲解： 电路设计提示 装配要求、调测方法 实验报告撰写要求 辅导实验、最后逐一验收 2）学习方法 认真自学电子电路课程设计相关章节 独立完成设计 独立装配、调测、撰写设计报告,4、成绩评定 预习 10分 布线 10分 操作技能 30分 基本指标 20分 附加指标 10分 实验报告 20分 新颖性 加分 考勤 减分 总评：优、良、中、及格、不及格 缺少实验达三分之一以上无成绩，必须重修。 设计报告必须手写，不得用打印机打印。 预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成绩按0分论处。 迟到、早退3次成绩降档
3、。 不及格必须重修，没有补考。,课程安排,5. 设计课题名称 简易频率合成器 设计要求 输出信号的频率范围： 1kHz 一 999kHz 。 输出信号波形：方波（ TTL 电平）。 输出频率可调整最小步长： 1 kHz 。 用发光二极管（ LED ）作为锁相环锁定指示。 输出信号频率误差：110-3。,扩展技术指标 输出信号频率误差：510-5。 用 4 位动态显示数码管显示当前输出信号频率。 电路具有频率变换功能：f0=fi M/N。其中：M、N为正整数，均小于100；fi=1kHz。调整M/N比值，使输出信号fo变为fi M/N值。,元件清单,1、555 1 2、4046 1 3、4511
4、 3 4、CD4029 6（加减法计数器） 5、74393 1 6、7427 1 (或非门） 7、74153 3 8、10K排阻 2 9、8位拨码开关2 10、10K电位器1 11电阻、电容若干 12、数码管3,设计提示,输入信号频率fi，经固定分频（M 分频）后得到基准频率fR ，把它输入到相位比较器的一端，VCO输出信号经可预制分频器（N 分频）后输入到相位比较器的另一端，这两个信号进行比较，当PLL锁定后得到 当N 变化时，输出信号频率响应跟随输入信号变化。,锁相环电路,基本的锁相环路是由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成，如上图所示。 鉴相器是相位比较器
5、，用来比较输入信号ui(t)与压控振荡器输出信号uo(t)的相位，输出电压对应于这两个信号相位差的函数。 环路滤波器是滤除ud(t)高频分量及噪声，以保证环路所要求的性能。 压控振荡器受环路滤波器输出电压uc(t)的控制,使振荡频率向输入信号的频率靠拢，直至两者的频率相同，使得VCO输出信号的相位和输入信号的相位保持某种特定的关系，达到相位锁定的目的。,锁相环电路,设输入信号和本振信号（压控振输出信号）分别是正弦和余弦信号，它们在鉴相器内进行比较，鉴相器的输出是一个与两者的相位差成比例的的电压，一般把它称为误差电压。环路低通滤波器滤除鉴相器中的高频分量，然后把输出电压加到VCO的输入端，VCO
6、送出的本振信号频率随着输入电压的变化而变化。 如果二者频率不一致，则鉴相器的输出将产生低频变化分量并通过低通滤波器使VCO的频率发生变化。最后如果本振信号的频率和输入信号的频率保持一致，两者的相位差保持某一恒定值，则鉴相器的输出将是一个恒定直流电压，环路低通滤波器的输出也是一个直流电压，这时，环路处于“锁定状态”,1. CC4046逻辑图和引出端功能图,CC4046集成锁相环,CD4046工作原理如下：输入信号 Ui从14脚输入后，经放大器A1进行放大、整形后加到相位比较器、的输入端，图开关K拨至2脚，则比较器将从3脚输入的比较信号Uo与输入信号Ui作相位比较，从相位比较器输出的误差电压U则反
7、映出两者的相位差。U经R3、R4及C2滤波后得到一控制电压Ud加至压控振荡器VCO的输入端9脚，调整VCO的振荡频率f2，使f2迅速逼近信号频率f1。VCO的输出又经除法器再进入相位比较器，继续与Ui进行相位比较，最后使得f2f1，两者的相位差为一定值，实现了相位锁定。若开关K拨至13脚，则相位比较器工作，过程与上述相同。,VCO部分需要一个外接电容和外接电阻（R1或R1和R2），电阻和电容决定VCO的频率范围，电阻可以使VCO的频率得到补偿。受VCO输入电压作用的源极跟随器在（10）端输出（解调输出）。如果使用这一端时，应从（10）端到VSS外接一个电阻作为负载。如果不使用这个端子，可以允许
8、断开。VCO输出既可以直接与相位比较器连接，也可以通过分频器连接到相位比较器的输入端。 1） 压控振荡器的控制电压从0 向VDD变化时，振荡频率由fmin向fmax变化，电源电压 VDD高，中心频率 fo 与最高频率fmax也高。VDD 一定时，fo、fmin、fmax 的高低与振荡器的外接振荡元件R1、R2、 Cl 取值大小有关。R2不接时，振荡器的频率为 0 Hz- fmax，这时 。,使用R2时，振荡器的频率由fmin变化到fmax。fmin、fmax由下列公式给出： 外接元件应满足： 10kR1、R2、Rs1M VDD5V时，C1100pF VDD10V时，C150pF 最高频率可为0
9、.5MHz（VDD=5V）-1.5MHz（VDD=15V）。,相位比较器,1)相位比较器是异或门，使用时，要求输入信号的占空比为50%. 当输入端无信号时（只有VCO信号），相位比较器输出1/2 VDD电压，从而引起VCO在中心频率处振荡。相位比较器的捕捉范围取决于低通滤波器的特性。适当选择低通滤波器可以得到大的捕捉范围。图8-12为锁定时的波形。,(2)相位比较器为四组边沿触发器。 其相位脉冲输出（1端）表示输入信号与比较器输入信号的相位差。 因为这种相位比较器只是在输入信号的上升沿起作用，所以不要求波形占空比为50%。,系统结构,振荡器,分频电路,频率检测电路,动态显示电路,有关几个控制信号,预习要求,1、 认真阅读教材 要求认真阅读电子电路课程设计第一、二、三章 2 、查阅资料 查找设计提示中要求的各种参考资料并认真学习。 3、设计电路并绘制电路图 按照电工电子基础实验“4.2节电气制图基本知识”中的要求，绘制电路草图。 必须绘制在规定的坐标纸上，必须用铅笔绘制，集成电路必须采用CAD功能符号形式，不可用管脚图。所有元件必须有标号。 独立设计，发现雷同电路将影响成绩。,
