锁相环pll原理与应用.htm

关于数字锁相环的使用

中心频率ωo的 关系 <BR>实验<B style="BACKGROUND-COLOR: #99ff99; COLOR: black">原理</B>及步骤 
P(4)<BR>CD4046<B style="BACKGROUND-COLOR: #99ff99; COLOR: black">原理</B>图 
<BR>实验一,PLL参数测试(P5)<BR>一,压控灵敏度KO的测量<BR>二,鉴相灵敏度Kd的测量.<BR>三,环路开环增益(KH)的测量<BR>当鉴相器比较两同相信号时,UF 
= 0,VC0振荡于fmin; 当鉴相器比较两反相信号时,UF = VDD,VCO振荡于fmax <BR>在理想情况下 <BR>KH = 2(fmax - 
fmin) 
<BR>同步带的测量<BR>调信号源(图11)频率约为4046A的中心频率.示波器分别测Ui和Uo,并以Ui作为示波器的触发同步信号,频率计测Ui,这时示波器可显示两个稳定的波形,即Ui和Uo是锁定的.在一定范围内缓慢改变信号源频率,可看到两个波形的频率同时变化,且都保持稳定清晰,这就是跟踪.<BR>但当信号源频率远大于(高端)或远小于(低端)4046A的中心频率时,Ui波形还保持稳定清晰,但Uo不能保持稳定清晰,这就是失锁.记下刚出现失锁时的Ui频率即高端频率fHH和低端频率fHL,则同步带ΔfH 
= fHH-fHL 
.由于我们用的是PD1,是异或门相鉴器,当Ui和Uo为分数倍数关系时,也可能出现两个稳定的波形,这种情况应认为是"失锁".只有出现两个同频的稳定波形时才认为是"锁定 
<BR>捕捉带的测量 <BR>环路失锁后,缓慢改变信号源频率, 
从高端或低端向4046A的中心频率靠近,当信号源频率分别为fPH和fPL时,环路又锁定.则环路捕捉带ΔfP = fPH-fPL.<BR>ωn,ξ的测量 
P(8)<BR>当信号源的频率突然改变时(即对应Uj方波的前后沿),UF都产生一次阻尼振荡.从阻尼振荡波形可测出A1,A2,T,并由 
A1,A2,T求出PLL的ωn 
和ξ<BR>ωn,ξ的实际测量波形<BR>实验二,PLL应用实验P(9)<BR>当PLL处于锁定状态时,PD两个输入信号的频率一定精确相等, 
<BR>所以可得:<BR>f0 = N *fi<BR>fi为晶振标准信号 <BR>通过改变分频比N,便可获得同样精度的不同频率信号输出 
<BR>一,PLL频率合成器实验 <BR>1)1KHZ标准信号源<BR>用CMOS与非门和4M晶体组成 4MHz振荡器.图中Rf 
使F1工作于线性放大区.晶体的等效电感,C1,C2构成谐振回路.C1 ,C2可利用器件的分布电容不另接.F1,F2,F3使用CD4069. <BR>测量 
CD4518时序图<BR>根据讲义后面的CD4518管脚图 ,测量并画出Q1,Q2,Q3,Q4及 CP之间的相位关系图 (时序图)(BCD码计数器) 
<BR>4000分频器制作<BR>根据上面测出的4518的波形图,用二片CD4518(共4个计数器)组成一个4000分频器,也就是一个四分频器,三个十分频器 . 
<BR>2)用一片CD4017作分频器组成2-9KHZ频率合成器 (P10)<BR>4017(十进制计数分配器)功能测试 <BR>2—9KHZ频率合成器 
<BR>3)拨盘开关式1—999KHZ<BR>频率合成器 (P10)<BR>单片4522分频器 <BR>用三片4522组成1——999HHZ频率合成器 
(P11)<BR>4)健盘置数式1—999KHZ频率合成器 
(P12)<BR>就是用数字健盘以及一些数字IC替代拨盘开关组成1——999KHZ频率合成器.最终应做到:当顺序按键盘的任意三个健(如5.9.2)时,则输出信号的频率就为592KHz.置数部分的框图如图 
<BR>号码脉冲发生器 <BR>根据HM9102D资料,请用HM9102D自己设计一个号码脉冲发生器,要求:<BR>1) VDD = 5V;<BR>2) 
断续比为1.5 :1<BR>3) 号码脉冲输出幅度为0到9V(注意:DP输出端是OC电路,上拉电阻取100K.另外,为安全起见,输出和负载之间应串一个10K电阻 
)<BR>开门脉冲和记数脉冲发生器 
<BR>为了使后面的控制引导电路能正常工作,还需一种开门脉冲.也就是每按一次键,即每输出一列脉冲(不管这一列含有几个号码脉冲)就要产生一个开门脉冲.同时为了使后面的记数电路能正确记数,还应保证"先开门后送计数脉冲".也就是要求开门脉冲要比送到计数器的号码脉冲超前一点.所以开门脉冲和号码脉冲的时间关系应如图 
<BR>开门脉冲和号码脉冲<BR><BR>HM9102D输出,作单稳的CP <BR>单稳2输出,开门脉冲 
<BR>单稳1输出,号码脉冲<BR>控制引导电路及计数,置数电路 <BR>PLL调频(FM)解调 
(P15)<BR>锁相式双音多频信号(DTMF)解码器<BR>双音多频信号(DTMF) P(16) 
<BR>#<BR>0<BR>*<BR>941<BR>9<BR>8<BR>7<BR>852<BR>6<BR>5<BR>4<BR>770<BR>3<BR>2<BR>1<BR>697<BR>1477<BR>1336<BR>1209<BR>高频群H(Hz)<BR>低频群L(Hz) 
<BR>每个按纽各由H和L中的一个频率组成 <BR>锁相式双音多频信号(DTMF)解码器 <BR>用5087构成双音多频信号(DTMF)发生器 
(P17)<BR>用LM567进行单一频率检测电路(P18) <BR>如567的中心频率(由5,6脚外围的R,C决定)为fo , 
当Vin中包含有fo成分时,则8脚输出低电平,否则高电平 . <BR>1组DTMF信号解码器(P18) 
<BR>当输入信号同时包含两个频率(697,1209)时,<BR>可输出或逻辑"0". 
<BR>6组DTMF信号解码器(P19)<BR>(如用7个LM567和12个或非门则可解调12组DTMF信号.) <BR>PLL 数字调谐实验(P20) 
<BR>现代的接收机(如电视机,收音机)大多采用超外差接收方式.如要接收的信号的载波频率为fC,则接收机要产生一个本振信号,其频率fL=fC+fI,其中fI为中频.<BR>在模拟调谐方式中,本振信号一般是由LC振荡回路产生的.调谐(调台)时,一般是用改变LC振荡回路中电容的容量(如改变变容二极管的反向偏压),来改变本振信号的频率,从而达到选台的目的<BR>在数字调谐(频率合成)方式中,本振信号则是用<B 
style="BACKGROUND-COLOR: #ffff66; COLOR: black">锁相环</B>的方法来产生.即由晶振电路产生频率高稳定的标准信号,再用<B 
style="BACKGROUND-COLOR: #ffff66; COLOR: black">锁相环</B>倍频的方法产生本振信号,通过改变<B 
style="BACKGROUND-COLOR: #ffff66; COLOR: black">锁相环</B>反馈回路分频比的方法来改变本振信号频率,<BR>就象前面实验中用一片4046和三片4522以及1KHz标准信号就可获得1~999KHz信号一样.要获得某一准确的本振频率,只要在4522的置数端置入相应的数值(BCD码)即可.<BR>所以数字调谐的关键就是解决如何置数的问题.在这个实验中我们是用键盘通过DTMF编解码的方法来置数.最终应做到:如要接收某一载波信号(如fC=345KHz),则只要在键盘上按该载波的数值(即3,4,5三个键),就可得到fL=fC+fI=345+455=800 
KHz的本振信号.(这里中频fI为455 KHz).<BR>最后信号发生器输出的载波信号(345KHz正弦波)和本振信号(4046的4脚输出的800 
KHz方波)经混频滤波后应得到455 KHz的中频信号(用示波器观察).<BR>置数电路方框图 
<BR>键盘和5087(或HM9102D)组成DTMF编码电路.<BR>MT8870是DTMF解码电路.当输入某个DTMF编码信号(即按键盘的某个键)时,8870的数据输出端D01-D04就输出相应的二进码,同时其15脚(CID)输出高电平.即每按一次键,CID就输出一个正脉冲可作为百,十,个位选择电路的CP信号.<BR>4017为百,十,个位选择电路,作用是按第一次键时,8870的D01-D04输出的BCD码应锁存到"百"位的锁存器,二,三次则分别为"十","个"位.<BR>三片74LS175(或CD40175)分别为"百","十","个"位锁存器.每片74LS175含有4个D触发器(D1~D4),分别对应BCD码的1,2,4,8位.三片的D1端应都接到MT 
8870的D01输出端,D2,D3,D4也类似.4017的"1","2","3"输出端(即2,4,7脚)的输出信号分别作为三片74LS175的CP信号.这样,当对4017清零后,8870再顺序输出三个数字(如:3,4,5),则相应的二进码(0011,0100,0101)就锁存在三片74LS175的输出端.<BR>三片74LS175的输出信号(如:3,4,5)输入到加法器(三片4560)A输入端,和固定中频数值455(由B输入端输入)相加后的和的数值(如:8,0,0)就作为4522的置数信号.即这时<B 
style="BACKGROUND-COLOR: #ffff66; COLOR: black">锁相环</B>输出的是800KHz的方波,作为本振信号.<BR>根据上述工作<B 
style="BACKGROUND-COLOR: #99ff99; COLOR: black">原理</B>,方框图以及附录1,自己设计,搭接具体电路.要求当信号发生器输出123KHz的正弦波(即Us)时,如顺序按"1","2","3"三键,则用示波器可看到455KHz的中频信号UI,而且要求"上电清零".<BR>混频电路(MC1496)(P21) 
<BR>输入信号Us的幅度为15mV ,<BR>本振信号UL为TTL电平. 
<BR>混频电路(MC1496)调试步骤(1)<BR>455KHz谐振回路调整<BR>Us开路,电位器W旋到任一极端位置,示波器探头(X10档)测1496(12)脚,UL为200mVp-p的455KHz附近的正弦信号,微调UL的频率,观察LC回路的选频作用,其中心频率应为455KHz.如不是455KHz,则固定UL的频率为455KHz,调线圈的磁芯,使(12)脚输出信号的幅度最大,即可.<BR>混频电路(MC1496)调试步骤(2)<BR>平衡电位器的调整<BR>在步骤(1)的基础上,调电位器W,使(12)脚输出信号的幅度为零,即可. 
<BR>讲义订正<BR>P5,图10 RW 10K<BR>P6 , 第3行 , …接实验图,4046A的6 ,7 ,11 , 
12脚外围元件应留着,9脚外的电位器应去掉.<BR>P6 , 第4行 , …工作电压为12V<BR>P6 ,第14行 , 5 …Uj→Ui<BR>P7 ,第1行 
, KH=Δω/Δθ=KdKoKF(0)<BR>P7 ,第8行 , KH=Δω/Δθ=2πΔf / Δθ=2π(fmax – fmin) / π=2 (fmax 
– fmin) <BR>P9 ,第13行 , …等数→等效<BR>P9 ,倒第5行, …记数器→计数器<BR>P10 ,图18 ,4 , 8 , 
10脚应接地<BR>P12 ,第4行 , …如图34→如图20<BR>, 去452 →去4522<BR>P14 ,第4行 , …47μ →47n<BR>P15 
,第6行 , 
1.测由运放324组成的有源LPF的截止频率f'(输入信号应加在10μ电容左侧,但又不能加到4046A(10)脚.输出信号不能限幅).<BR>P15 ,图26 
, 运放+输入端的510P电容不用<BR>P17 ,第9行…中心频率;(5脚可观察到振荡方波信号).<BR>P17 
,倒第6行…(VP-P=2V的正弦波)删去<BR>P21 图35<BR>8脚外103电容删去一个; 
<BR>10脚外电容改为51P;<BR>5脚外5K1电阻另一端接地;<BR>12脚外陶瓷滤波器不用<BR>P22 
CD40175真值表<BR>P23<BR></BODY></HTML>