《锁相频率合成电路设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锁相频率合成电路设计（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课 程 设 计 任 务 书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 旷 海 兰 工作单位： 题 目：锁相频率合成电路设计初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。要求完成的主要任务：1. 集成电路构成锁相频率合成电路；2. 额定电源电压 5.0V ，输出频率 512KHz1023 KHz ；3. 通过跳线或拨码开关设置频率；4. 输出频率准确度高；5. 完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结） 。时间安排：12013 年 1 月 4 日分班
2、集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。22013 年 1 月 5 日 至 2013 年 1 月 10 日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。3. 2013 年 1 月 11 日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计说明书目录摘 要 .IAbstract.II1、 绪言 .12、设计的主要基本原理 .22.1 锁相环的构成及基本原理 .22.1.1 鉴相器 .22.1.2 环路滤波器 .32.1.3 压控振荡器 .52.2
3、 PLL 频率合成器的原理 .53、总电路原理图设计 .73.1 锁相环集成电路 CD4046 .73.2 分频计数器部分 .84、硬件安装与调试 .105、测试数据分析 .116、结束语 .137、参考文献 .14附录 .15 总原理图 .15 元件清单 .15本科生基础强化训练成绩评定表武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计说明书摘 要本文介绍锁相频率合成器的结构和工作原理，并用通常使用的锁相集成电路CD4046 实现了一种锁相频率合成器。其中锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。频率合成一个或少量的高准确度高稳定的标准频率作为参考频率,由此导出多个或大量的输出频率.这些输出频率的准
4、确度和稳定度与参考频率是一致的,频率合成器就是用来产生这些频率的部件.此种设计方法具有结构简单、稳定性好、精度高、易实现等特点。关键词：锁相环，CD4046, 频率合成器，鉴相器武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计说明书IAbstractThe paper mainly introduce PLL frequency synthesizers structure and operating principle，and this time I applicate a PLL frequency synthesizer by using CD4046 .Phase-locked loop is
5、componented by the phase detector, loop filter and VCO. Synthesis is that one or a small number of high-accuracy high-stability frequencys standard as a reference frequency, which derived more than a large number of output frequencys. The accuracy and stability of these output frequencys is consiste
6、nted with the reference frequency, the frequency synthesizer is used to generate these frequency.The frequency synthesizer has the structure simplicity , stability regards , accuracy characteristics such as high , easy to come true.Key words: Phase-locked loop ，CD4046 ，Frequency synthesizer ，Phase d
7、etector武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计说明书01、绪言频率合成技术是现代通信和电子技术的重要组成部分，它是将一个高稳定度和高准确度的基准频率经过四则运算，产生同样稳定度和准确度的任意频率。这种锁相环频率合成器的稳定度和准确度与基准频率相当，不产生额外的误差。锁相环简称 PLL，是实现相位自动控制的一门技术，早期是为了解决接收机的同步接收问题而开发的，后来应用在电视机的扫描电路中。由于锁相技术的发展，该技术已逐渐应用到通信、导航、雷达、计算机到家用电器的各个领域。自从 20 世纪 70 年代起，随着集成电路的发展，开始出现集成的锁相环器件、通用和专用集成单片锁相环，使锁相环逐渐变成
8、一个低成本、使用简便的多功能器件。如今，PLL 技术主要应用在调制解调、频率合成、彩电色幅载波提取、雷达、FM 立体声解码等各个领域。随着数字技术的发展，还出现了各种数字PLL 器件，它们在数字通信中的载波同步、位同步、相干解调等方面起着重要的作用。随着现代电子技术的飞快发展，具有高稳定性和准确度的频率源已经成为科研生产的重要组成部分。高性能的频率源可通过频率合成技术获得。随着大规模集成电路的发展，锁相式频率合成技术占有越来越重要的地位。由一个或几个高稳定度、高准确度的参考频率源通过数字锁相频率合成技术可获得高品质的离散频率源。武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计说明书12、设计的主要基本原
9、理2.1 锁相环的构成及基本原理锁相环（PLL）是一个相位跟踪系统。图 1 显示了最基本的锁相环方框图。它包括三个基本部件，鉴相器（PD） 环路滤波器（LF）和压控振荡器（vco） 。图 1 锁相环的基本组成框图2.1.1 鉴相器鉴相器，顾名思义，就是能够鉴别出输入信号的相差的器件。是一个相位比较环节，它把输入信号 与压控振荡器输出信号 的相位进行比较，产()iut ()out生对应两信号相位差的误差电压 。et是两信号相位差()(),etf()et鉴相器特性 可以是多种多样的，有正弦形、方波、三角形、锯齿形f特性。它的电路有各种形式，主要有两类：1） 相乘器电路2） 序列电路：它的输出电压是
10、输入信号过零点与反馈电压过零点之间时间差的函数。这类鉴相器的输出只与波形的边沿有关，适用于方波，通常用模拟乘法器构成。PDur(t)LFud(t)VCOuc(t) uo(t)武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计说明书2设输入信号为： ()sin()i iiuttVCO 的输出信号： ()co()oott其中 是 VCO 的自由振荡频率，是环路的一个重要参数。 以 为o ()oto参考的最小时相位。从鉴相角度分析：都把它们看成相位。由于 与 的参考相位不同，()itot不便直接比较，故需改用统一的参考相位 ，这样一来，可将入，出改写为：ot1()sin()()sin()i oi i outt
11、ut2)csooutt将上面两式相乘：环路的瞬时相位差：12()()()e ioiottttt2.1.2 环路滤波器环路滤波器的作用是滤除误差电压 ud(t)中的高频成分和噪声，以保证环路所要求的性能，提高系统的稳定性。低通滤波器的频率特性为：1212sin(sn(miooKuu L Fue( t ) ud( t )uo( t )ui( t )武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计说明书3图 2 低通滤波器特性为截止频率：即将大 的频率成分衰减；而将小 的频率成分保留。ccc所以当 LF 的 有下列关系时：cciocio=同 时 时则乘法器的输出信号经过 LF 之后，LF 的输出信号 为：()
12、dut()sin()()()sindioioeutKtttK这就是鉴相器滤波特性，因呈现正弦特性，称为正弦鉴相特性。图 3 正弦鉴相器的鉴相特性其中， 1()()()eioioottttt1ii相位差为：1()()()eottt应包括 的相位。()otvo从这一点（相位）看，鉴相器鉴别的是输入、输出信号的相位差， 称它为鉴相器。L Fc0 2 e( t )ud( t )2mioKu武汉理工大学电子科学与技术专业课程设计说明书4常用的环路滤波器有：RC 积分滤波器、无源比例积分滤波器和有源比较积分滤波器。2.1.3 压控振荡器它是一个电压频率转换器，由 控制产生相应频率，使其频率朝着输()dut入信号的频率靠拢，由于相位负反馈的作用直至消除频差实现环路锁定。一经锁定 VCO 的频率与输入信号的频率趋于一致。当入与出存在频差时，PD 鉴出的相差就是消除频差使 朝着 变化所需的控制电压。oi其频率（瞬时） 是控制电压 的函数。电路不同，控制特性也不同，()vt()dut但在环路锁定点附近，总可以近似为直线。即可得到如下控制方程：是 VCO 的控制灵敏度或增益()()voodttKutoK/secradv2.2 PLL 频率合成器的原理PLL 频率合成器是由参考频率源、参考分频器、相位比较
