电子产品设计报告-数字频率合成器.docVIP

南京信息职业技术学院 电子产品设计报告 作者 学号 28 系部 电子信息学院 专业 电子信息工程技术 题目 数字频率合成器 指导教师 完成时间： 2013 年 6 月 22 日 电子产品设计报告摘要 数字频率合成器： 摘要：本文研究对琐相式数字频率合成器的设计开发。本机电路可较精确稳定的实现（0000~9999）×1KHZ 、（0000~9999）×2KHZ 、（0000~9999）×4KHZ的方波信号合成功能。包含晶体振荡器、1/M分频器、锁相环和可编程1/N分频器等单元电路。其中，1/M分频器通过对晶振的、、分频分别得到1KHZ、2KHZ、4KHZ的基准信号，然后通过锁相环和可编程1/N分频器对其进行N倍倍频得到输出方波信号。电路设计过程中利用计算机辅助软件Protel DXP进行绘图与仿真，并对电路进行了测试、调试。整机电路能够正常工作并基本满足技术指标要求 关键词：锁相环 分频器 时基信号发生器 目录 1 绪论 1 2 元器件选择与计算 1 2.1 时基信号发生器 1 2.2.锁相环电路 2 2.3 可编程1/N分频器 7 2.4 理论数据 8 3 数字频率合成器的工作原理 9 3.1 整机电路图 9 3.2 整机电路的工作原理分析 9 4 电路安装和调试 14 4.1电子产品的安装布线原则 14 4.2电子产品的焊接 15 4.3电子产品调试步骤 16 4.4产品的故障检测 20 总结 参考文献 1 绪论 频率合成技术起源于二十世纪三十年代,经过几十年的发展已经成为现代通信系统的重要组成部分,在无线电技术与电子系统的各个领域中均得到广泛的应用,在现代通信系统中具有重要的地位,合成频率信号质量的好坏直接决定了电子通信系统的整体性能。频率合成技术自提出以来,经过几十年的发展逐渐形成四种主要的合成方法:直接频率合成技术(DS)、间接频率合成技术(PLL)、直接数字频率合成技术(DDS)和混合式频率合成技术[1][2]。低相位噪声、高频谱纯度、小步进跳变、高输出频段、快速跳变的频率合成器已成为主要的发展趋势。直接频率合成技术形成于 20 世纪 30 年代,它将单个或多个基准信号经过混频、倍频、分频和滤波的不同组合来实现算术运算,合成所需的频率[3]。直接频率合成是一种经典的方法,最终输出信号的相位噪声取决于基准频率,具有高频率转换速率、高分辨率、低相位噪声和高输出频率等优点。缺点是结构复杂,因为在系统中为了得到多个频点,必须大量使用混频和倍频模块,又没有 PLL 等器件对信号进行处理,系统需要很多滤波器去抑制交调和谐波干扰,导致其电路复杂且成本较高。正是因为这些缺点,直接频率合成技术已经很少被单独使用。20 世纪 60 年代末 70 年代初出现了锁相环式间接频率合成技术,并在当今电子系统中普遍使用。锁相式频率合成技术是一种基于反馈控制原理来实现频率合成的方法,其优点是具有很宽的频率范围、良好的杂散抑制性能、输出频谱纯度高、输出频率易于控制,它的主要缺点是频率转换时间长、实现跳频困难,若要实现小步进,则会使得输出频谱的相位噪声指标恶化,实现高频率分辨率也较困难。锁相环式频率合成器主要由鉴相器(PD)、环路滤波器 (LPF)、压控振荡器(VCO)三个部分组成。 2 元器件选择与计算 2.1 时基信号发生器 8KHZ时钟信号发生器电路3.1，它由14级二进制计数器CD4060及32.768MHZ晶体等元件组成。CD4060⑾⑽脚的外接元件构成振荡器，其振荡频率32.768MHZ，微调电容C2可精确调节此频率。该振荡信号经CD4060的分频后，在CD4060的⑴脚输出8KHZ的方波信号。 将8KHZ的方波信号通过74LS293异步4位二进制计数器。该信号作为时钟信号从74LS293的⑾脚输入，后经2次、4次、8次分频分别得到4KHZ, 2KHZ,1KHZ的基准电压从⑸⑷⑻脚输出。 图3.1 2.2.锁相环电路 锁相环（PLL）是一个相位误差控制系统，利用反馈控制原理实现频率及相位的同步技术。锁相环通过比较输入信号和压控振荡器输出频率之间的相位差，产生误差控制电压来调整压控振荡器的频率，以达到与输入信号同频。 1、锁相环路的组成 锁相环路的基本组成框图如图4-3所示。它由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成。其中，PD和LF构成反馈控制器，而VCO就是它的控制对象。 （1）鉴相器（PD） 鉴相器的组成框图如图4-