鎖相論文(精品)

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1、題目:整數(shù)NPLL頻率綜合器概論:■PLL的應(yīng)用范圍很廣,在通信中應(yīng)用的一些PLL,用于從(可能帶有噪聲的)有用信號(hào)里提取時(shí)鐘信號(hào)。在這樣的應(yīng)用中,抑制噪聲很重要?!龆鳳LL的頻率綜合是一個(gè)完全不同的應(yīng)用,此時(shí),不關(guān)心參考噪聲,但是綜合器應(yīng)用能夠快速地從一個(gè)頻率跳變到另一個(gè)頻率,因此,最相關(guān)的是捕獲時(shí)間?!鲆虼耍o每個(gè)PLL系統(tǒng)一個(gè)優(yōu)化結(jié)果的設(shè)計(jì)過程很困難,但可以根據(jù)一個(gè)設(shè)計(jì)流程來進(jìn)行設(shè)計(jì)過程。■這個(gè)設(shè)計(jì)流程不是適用于所有PLL的普遍工具,但至少可以算作一系列設(shè)計(jì)提示,而且,在大多數(shù)設(shè)計(jì)過程中

2、,PLL的設(shè)計(jì)是一個(gè)迭代的過程,可以從一些初始的假設(shè)入手,但可能以最后的設(shè)計(jì)結(jié)果不能接受為結(jié)束,因?yàn)榭赡芤粋€(gè)或多個(gè)參數(shù)超岀了計(jì)劃范圍,此時(shí)可以改變前提條件重復(fù)這個(gè)流程,直到滿足要求。設(shè)計(jì)要求:■產(chǎn)生頻率:100k~200kHz頻率,間隔為1kHz;■器件:CD4046鎖相環(huán)(HCF4046BE),計(jì)數(shù)器(或分頻器),電阻,電容;■濾波器:采用無源比例積分濾波器(無源滯后■超前結(jié)構(gòu));■電源電壓VDD=5V。芯片圖:鎖相環(huán)設(shè)計(jì)采用的是CD4046芯片和CD40103分頻器。各芯片引腳圖如圖1?2和

3、圖1?3所示,電路原理圖如圖1?4所示,其仿真波形如圖1?5所示PHASEPULSESPHASECOMPI0(JTCOMPARATORINVCOOUT16—VDD15—2EhtR14—SIGNALIN一PHASECOMPIIOUTINHIBIT—R211—fil10—DEMODULATOROUTVCOINCARRYHi/COUKTCR*八"—A$YNCHROHdV6PRESETENABLEVqo虧..J—CAStVj?小:9zcs-zmim實(shí)驗(yàn)原理:1鎖相環(huán)原理鎖相環(huán)(PLL)是構(gòu)成頻率合成器的

4、核心部件。主要由相位比較器(PD)、壓控振蕩器(VCO)、環(huán)路濾波器(LP)和參考頻率源組成。鎖相環(huán)是一種利用外部輸入的參考信號(hào)控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號(hào)反饋控制電路。他的被控制量是相位,被控對(duì)象是壓控振蕩器。如圖1所示,如果鎖相環(huán)路小壓控振蕩器的輸出信號(hào)頻率發(fā)生變化,則輸入到相位比較器的信號(hào)相位ev(t)和0R(t)必然會(huì)不同,使相位比較器輸出一個(gè)與相位誤差成比例的誤差電壓Vd(t),經(jīng)環(huán)路濾波器輸出一個(gè)緩慢變化的直流電壓Vc(t),來控制壓控振蕩器輸出信號(hào)的相位,使輸入和輸出相位差減小,?育到兩信

5、號(hào)之間的相位差等于常數(shù)。此時(shí),壓控振蕩器的輸出信號(hào)頻率和輸入信號(hào)頻率相等,且壞路處于鎖定狀態(tài)。2鎖相環(huán)頻率合成器原理鎖相環(huán)頻率合成器是由參考頻率源、參考分頻器、相位比較器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、可變分頻器構(gòu)成。參考分頻器對(duì)參考頻率源進(jìn)行分頻,輸出信號(hào)作為相位比較器參考信號(hào)。可變分頻器對(duì)壓控振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分規(guī)分頻Z后返回到相位比較器輸入端與參考信號(hào)進(jìn)行比較。當(dāng)環(huán)路處于鎖定時(shí)有fl=f2,因?yàn)閒l=fr/M,f2=fo/N,所以有fo=Nfr/Mo只要改變可變分頻器的分頻系數(shù)N,就可以輸出不

6、同頻率的信號(hào)?;贑D4046的鎖相環(huán)頻率合成器的設(shè)計(jì)1集成鎖相環(huán)CD4046介紹單片集成鎖相環(huán)CD4046采用CMOS電路工藝,特點(diǎn)是電源電壓范帀寬(3?18V),輸入阻抗高(約100MQ),動(dòng)態(tài)功耗小。在電源電壓VDD=15V時(shí)最高頻率可達(dá)1.2MH乙常用在中、低頻段。CD4046內(nèi)部集成了和位比較器I、相位比較器II、壓控振蕩器以及線性放大器、源跟隨器、整形電路等。相位比較器I采用異或門結(jié)構(gòu),使用時(shí)要求輸入信號(hào)占空比為50%。當(dāng)兩路輸入信號(hào)的高低電平相異時(shí),輸出信號(hào)為高電平,反Z,輸出信號(hào)

7、為低電平。相位比較器I的捕捉能力和濾波器有關(guān),選擇合適的濾波器可以得到較寬的捕捉范圍。相位比較器II由一個(gè)信號(hào)的上升沿控制,他對(duì)輸入信號(hào)的占空比要求不高,允許輸入非對(duì)稱波形,具冇很寬的捕捉范圍。相位比較器II的輸出和兩路輸入信號(hào)的頻率高低有關(guān),當(dāng)14腳的輸入信號(hào)比3腳的比較信號(hào)頻率低時(shí),輸出為邏輯“0“,反Z則輸出邏輯”1”。如呆兩信號(hào)的頻率相同而相位不同,當(dāng)輸人信號(hào)的相位滯后于比較信號(hào)時(shí),相位比較器II輸出的為正脈沖,當(dāng)和位超前時(shí)則輸出為負(fù)脈沖。而當(dāng)兩個(gè)輸入脈沖的頻率和相位均相同吋,相位比較器

8、II的輸擊為高阻態(tài)。壓控振蕩器需要外接電阻Rl,R2和電容Cl。Rl,Cl是充放電元件,電阻R2起到頻率補(bǔ)償作用。VCO的振蕩頻率不僅和Rl,R2以及C1的取值有關(guān),述和電源電壓有關(guān),電源電壓越高振蕩頻率越高。2分頻器原理:CD401031當(dāng)預(yù)設(shè)的使能端(SPE-SynchronousPresetEnable)輸入為低電平時(shí),從數(shù)據(jù)端口JO~J7輸入數(shù)據(jù),裝載至計(jì)數(shù)器。2在每個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸入為正的上升沿時(shí),計(jì)數(shù)器向下計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)至零時(shí),結(jié)束計(jì)數(shù)的端口(ZD-zerodetect)輸出為低。然后PE與

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