简易频率合成器 图.docVIP

PAGE PAGE 11 滨江学院 课程报告 课 程 简易频率合成器 院 系 电子工程 专 业 电子科学与技术 班 级 电 科 （2） 任课教师 赵静 姓 名 凌超 简易频率合成器 一、技术指标 1、输出信号的频率范围：1kHz-99kHz 2、步进频率：1Khz 3、输出电平为方波 二、设计原理 总体设计原理的框图与描述 基准信号（ 基准信号（1kHz) 鉴相器 LPF 压控振荡器(VCO) 可编程分频器(÷N) 拨动开关 fR CD4046 1、CD4046 锁相环电路设计 (1)、锁相环基本组成 锁相环主要由相位比较Ⅰ、Ⅱ、压控振荡器（VCO）、线性放大器、源跟随器、整形电路等部分构成。 (2)、鉴相器（PD） 鉴相器主要由放大整形电路和相位比较器组成。比较器Ⅰ采用异或门结构，当两个输人端信号Ui、Uo的电平状态相异时，输出端信号UΨ为高电平；反之，Ui、Uo电平状态相同时，UΨ输出为低电平。当Ui、Uo的相位差Δφ在0°-180°范围内变化时，UΨ的脉冲宽度m亦随之改变，即占空比亦在改变。对相位比较器Ⅰ，它要求Ui、Uo的占空比均为50%（即方波），这样才能使锁定范围为最大。 相位比较器Ⅱ对输入信号占空比的要求不高，允许输入非对称波形，它具有很宽的捕捉频率范围，而且不会锁定在输入信号的谐波。它提供数字误差信号和锁定信号（相位脉冲）两种输出，当达到锁定时，在相位比较器Ⅱ的两个输人信号之间保持0°相移。 (3)、压控振荡器（VCO） CD4046锁相环采用的是RC型压控振荡器，须外接电容C1和电阻R1作为充放电元件。当PLL对跟踪的输入信号的频率宽度有要求时还需要外接电阻R2。由于VCO是一个电流控制振荡器，对定时电容C1的充电电流与从9脚输入的控制电压成正比，使VCO的振荡频率亦正比于该控制电压。当VCO控制电压为0时，其输出频率最低；当输入控制电压等于电源电压VDD时，输出频率则线性地增大到最高输出频率。VCO振荡频率的范围由R1、R2和C1决定。由于它的充电和放电都由同一个电容C1完成，故它的输出波形是对称方波 (4)、低通滤波器 CD4046的滤波器是需要外接来完成的，使用RC型滤波器，RC时间常数要选择合适的。 取较大的时间常数则会引起过度的延迟；若取较小的时间常数，则抗干扰能力不强。 （5）、CD4046外围参数选取 主要参数的选取依据（图表或计算过程），模块电路图 压控振荡器 电压为5V，电阻R1我们选用10k，根据合成器要求，频率在100k以下，即f0min=0Hz,,fomax=100kHz,R2悬空，即无穷大，CX1,CX2直接接入200pf的电容即可满足要求。 低通滤波器 适当选择滤波器的电容电阻，对改善环路捕捉性能及工作稳定性有很大作用。若取较大的时间常数则会引起过度的延迟；若取较小的时间常数，则抗干扰能力不强。 综合考虑，选择R4=100 kΩ，C4=100nf. 2、基准信号设计 电路原理与参数选取 我们采用555定时器来做基准信号，通过电容的充放电，两端电压的变化，555阈值选择，产生方波信号。 假设刚开始C1上是充满电的，于是2、6引脚为高电平，6脚高触发，3号引脚输出低电平，同时内部放电管导通，C1开始通过R2放电，放到电压为1/3VCC时低触发，3号脚输出高电平，同时内部放电管截止，电容开始通过R1、R2充电，充到2/3VCC时高触发，3号脚输出低电平，放电管导通电容放电，由此循环往复。高电平持续时间即为电容通过R1、R2充电时电压从1/3VCC变为2/3VCC所用的时间，低电平持续时间即为电容通过R2放电电压从2/3VCC变为1/3VCC所用的时间。于是有 T高= (R1+R2)*C1ln((VCC-1/3VCC)/(VCC-2/3VCC))= 0.0005999S. T低=R2*C1ln2=0.0004000S . T总=0.001s s,f=999.99Hz 占空比为T高/T低=60% 3、分频电路设计 电路原理与参数选取 我们使用74ls160十进制计数器作为分频器，由于是两片扩展的，最进制为10*10=100进制。 拨码开关用作进制选择，每当第二片计数器计满后，进位输出通过反相器重新置位两片计数器，使得进制可调。 由于74LS160是加一型计数器，在设初值时我们要进行取补操作，过程如下。 设定初值n 设定初值n 置数n 如果加到100 触发加1 进位输出1，计数清零 否 是 分频输入 分频输出 如图可知当输入为n时，为100-n进制。 三、电路焊接与调测 1