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《基于鎖相環(huán)頻率合成器設(shè)計及顯示》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于鎖相環(huán)頻率合成器設(shè)計及顯示0引言眾所周知，頻率合成技術(shù)在電子設(shè)計領(lǐng)域里扮演著非常重要的角色。在一些高端電子設(shè)備系統(tǒng)如通信、雷達(dá)、測控、儀器表等電子系統(tǒng)都包含有頻率合成技術(shù)。如果沒有頻率合成技術(shù)，微處理器處理數(shù)據(jù)的能力至少要慢幾十個甚至上百個節(jié)拍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)代社會對處理數(shù)據(jù)高標(biāo)準(zhǔn)的要求，也無法實現(xiàn)高速信息化產(chǎn)業(yè)的建設(shè)［1］。1系統(tǒng)方案設(shè)計與論證頻率合成器有直接式頻率合成器、直接數(shù)字式頻率合成器及鎖相頻率合成器三種基本模式，前兩種屬于開環(huán)系統(tǒng)，因此是有頻率轉(zhuǎn)換時間短，分辨率較高等優(yōu)點，而鎖相頻率合成器是一
2、種閉環(huán)系統(tǒng)，其頻率轉(zhuǎn)換時間和分辨率均不如前兩種好，但其結(jié)構(gòu)簡單，成本低。并且輸出頻率的準(zhǔn)確度不遜于前兩種，因此采用鎖相頻率合成。晶體振蕩器輸出的信號頻率fl,經(jīng)分頻后（M分頻）得到基準(zhǔn)頻率，輸入鎖相環(huán)的相位比較器（PC）。鎖相環(huán)的VCO輸出信號經(jīng)可編程分頻器（N分頻）后輸入到PC的另一端,這兩個信號進(jìn)行相位比較，當(dāng)鎖相環(huán)路鎖定后得到：fl/M=f2/N,當(dāng)N變化時，或者N/M變化時，就可以得到一系列的輸出頻率f2。然后把f2輸入到單片機(jī)的管腳，采用外部中斷的方式進(jìn)行脈沖，把數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上［2］。系統(tǒng)原理
3、框圖如下：2主要電路設(shè)計2.11K信號源的設(shè)計在信號源設(shè)計中，采用了16M的有源晶振。16M有源晶振在壓電效應(yīng)下產(chǎn)生頻率為16M的正弦波，然后經(jīng)74hc04緩沖，再經(jīng)CD4060分頻8000次，從而得到了2K的信號源。2.2頻率合成電路設(shè)計鎖相環(huán)CD4046的工作原理簡介：輸入信號fi從CD4046的14腳輸入后，經(jīng)內(nèi)部放大器進(jìn)行放大、整形后加到相位比較器的輸入端，而相位比較器將從3腳輸入的比較信號f0與輸入信號fi作相位比較，從相位比較器輸出的誤差電壓則反映出兩者的相位差4）經(jīng)Rl、R2及C1濾波后得到控
4、制電壓Ud加至壓控振蕩器VCO的輸入端9腳，從而調(diào)整VCO的振蕩頻率fl,使其接近fi。程偉，張啟軍：基于鎖相環(huán)的頻率合成器設(shè)計和顯示十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2012年第6期第25卷第6期在頻率合成部分中，將CD4017的RESET（15腳）分別接"2”、“3”,……“9”，則4017就成為“二”、“三”、……“九”等分頻器，將VCO的振蕩頻率經(jīng)可預(yù)置分頻器CD4017,就可以組成了2?9KHz的頻率合成器。2.3單片機(jī)顯示電路設(shè)計經(jīng)鎖相環(huán)CD4046的4管腳出來的脈沖信號直接輸入到單片機(jī)的外部計數(shù)器T1,用T
5、O做定時器定時1秒計外部脈沖個數(shù)，再把得到的數(shù)據(jù)用數(shù)碼管顯示出來［3］。3系統(tǒng)軟件工作流程圖系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用C語言，對單片機(jī)進(jìn)行編程實現(xiàn)測量和顯示功能。4系統(tǒng)調(diào)試用示波器測得信號源的頻率為1.96K幅值為5.Ov的穩(wěn)定方波信號。切換分頻比，得到的顯示數(shù)據(jù)如下：分頻比顯示（k）誤差1:12.2514%2：13.91-0.26%3：15.87-0.17%4：17.83-0.13%5：19.78-0.2%6：111.7-0.5%7：113.7-0.15%8：115.6-0.5%9：117.6-0.23%從以上數(shù)
6、據(jù)可以分析，通過切換CD4017的分頻比，基本上得到了設(shè)計的要求，不足之處在于顯示的數(shù)據(jù)和理論值之間稍微有點偏差，究其原因，一是經(jīng)分頻得到的信號源頻率不是特別精確，二是鎖相環(huán)CD4046輸出頻率的準(zhǔn)確度及分辨率不是很高。［參考文獻(xiàn)］［1］王福昌?鎖相技術(shù)［M］.武漢：華中大學(xué)出版社，2009.［2］楊陽，羅馬?基于鎖相環(huán)的十二脈沖整流觸發(fā)電路［J］.青島大學(xué)學(xué)報（工程技術(shù)版），2012,27（3）：1215.［3］郭天祥?新概念51單片機(jī)C語言教程［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009.
