锁相技术及频率合成.ppt

(2)μPC1477C。图7.21μPC1477C方框图低频单片集成锁相环SL565（NE565）。图7.22ＳＬ５６５方框图0102对SL565而言，压控振荡器振荡频率可近似表示成压控灵敏度为式中，UC是电源电压（双向馈电时则为总电压）。鉴相灵敏度为放大器增益为(2)NE567。其方框图如图7.23所示。图7.23NE567方框图输入信号加在3端，环路滤波电容器接在2端，定时电阻RT与定时电容CT接在5、6端。振荡频率可用下式计算：015G4046（CD4046）。02图7.245G4046方框图7.2.2锁相环路的应用通过前面的讨论已知，锁相环具有以下优点:①锁定时无剩余频差;②良好的窄带滤波特性；③良好的跟踪特性;④易于集成化。因此，锁相环广泛获得了应用。下面举一些例子简单说明。锁相倍频、分频和混频锁相倍频锁相分频锁相混频图7.25锁相倍频方框图图7.26锁相分频方框图图7.27锁相混频方框图锁相解调01调频信号的解调02调相信号解调03调幅波的同步检波04图7.28调制信号的锁相解调器与普通图7.29用锁相环解调调频信号方框图图7.30L562构成调频波解调电路图7.31CD4046构成调频波解调电路图7.32用锁相环解调相信号方框图图7.33采用锁相环路的同步检波电路框图3.锁相接收机图7.34锁相接收机原理方框图压控振荡器的输出反馈到鉴相器上，对鉴相器输出误差电压ud(t)起作用的不是其频率，而是其相位01(7―8)02(7―9)03(7―10)043.环路滤波器图7.6环路滤波器的模型式中，τ=RC是时间常数，是滤波器唯一可调的参数。04令p=jΩ并代入上式即可得滤波器的频率特性为05(7―11)03电路构成如图7.7所示。传输算子为02RC积分滤波器01图7.7RC积分滤波器图7.8RC比例积分滤波器２）RC比例积分滤波器电路构成如图7.8所示。RC比例积分滤波器与RC积分滤波器相比，附加了一个与电容器串联的电阻R2。传输算子为(7―12)式中，τ1=(R1+R2)C，τ2=R2C，它们是滤波器独立可调的参数。该电路的频率特性为(7―13)有源比例积分滤波器有源比例积分滤波器由运算放大器组成，如图7.9所示，其传输算子是01(7―14)02式中，τ1=(R1+AR1+R2)C；τ2=R2C；A是运算放大器无反馈时的电压增益。若运算放大器的增益很高，则03(7―15)04图7.9有源比例积分滤波器式中，τ1=R1C。传输算子的分母中只有一个p，是一个积分因子，因此，高增益的有源比例积分滤波器又称为理想积分滤波器。显然，A越大,就越接近理想积分滤波器。此滤波器的频率响应为锁相环路相位模型及锁相环路的数学模型将环路的三个基本模型连接起来的锁相环路相位模型，如图7.10所示。通常将这个模型称为PLL的相位模型。这个模型直接给出了输入相位φi(t)与输出相图7.10锁相环路的相位模型010203040506按图7.10的环路相位模型，不难导出环路的数学模型:(7―16)式(7―16)是锁相环路数学模型的一般形式，也称动态方程，从物理概念上可以逐项理解它的含义;式中pφe(t)显然是环路的瞬时频差(7―17)右边第一项pφi(t)称固定角频率，(7―18)式中最后一项?AdA0AF(p)sinφe(t)称控制角频差，dA0AF(p)sinφe(t)=Δωo(t)=ωo-ωr(7―19)其表示压控振荡器在uc(t)=AdAF(p)sinφe(t)的作用下，产生振荡角频率ωo偏离ωr的数值。于是动态方程(7―16)构成如下关系：瞬时频差=固有频差-控制频差从方程(7―16)可以解出稳态相差7.1.3锁相环路的捕捉特性当环路未加输入信号ui(t)时，VCO上没有控制电压，它的振荡频率为ωr。若将频率ωi恒定的输入信号加到环路上去，固有频差（起始频差）Δωi=ωi-ωr，因而在接入ui(t)的瞬间，加到鉴相器的两个信号的瞬时相位差相应地，鉴相器输出的误差电压ud(t)=AdsinΔωit。显然，ud(t)是频率为Δωi的差拍电压。下面分三种情况进行讨论：Δωi(t)较小，即VCO的固有振荡频率ωr与输入信号频率ωi相差较小。Δωi较大，即ωr与ωi相差较大，使Δωi超出环路滤波器的