频率合成器的应用

1、频率合成电路的应用频率合成电路分类l间接合成法间接合成法-锁相环锁相环 PLLPLL 数字锁相 小数分频 整数分频 模拟锁相l直接数字合成法直接数字合成法-DDSl直接模拟合成法直接模拟合成法( (早期的直接合成法早期的直接合成法)-)-通过模拟电路实现多级的连续混频 分频,获得很小的频率步进,电路复杂,不易集成DDS基本原理DDS组成DDS主要组成部分：l 相位累加器l 相位/sin幅度变换器l D/A变换器DDS两个主要数字输入：l 频率设置数据Phasel 参考时钟信号fclkDDS输出：l 模拟正弦信号 DDS输出频率DDS输出频率公式：输出频率公式：Fout=fclkphase/2N

2、相位增量：相位增量：phase=2（fout/fclk）弧度低频信号合成, 相位增量小高频信号合成, 相位增量大DDS取样过程DDS主要优缺点 频率步进小DDS频率步进f=fclk/2N其中fclk为参考频率，N为相位累加器位数相位累加器有：24bit、32bit和48bit等请计算当相位累加器为32bit时，DDS输入参考信号分别为10MHz、20MHz、50MHz的DDS最小频率步进N=32时时输入信号为10MHz，最小频率步进f=0.002Hz输入信号为20MHz，最小频率步进f=0.005Hz输入信号为50MHz，最小频率步进f=0.012HzDDS主要优缺点 频率步进小 DDS是一种

3、波形合成技术, 它是以参考信号源的固定时钟作为取样信号对所求频率信号进行相位取样的, 因此合成信号的相位噪声由参考源的相位噪声决定的 输出信号相位噪声基本等效于一个简单分频器的相位噪声, 所以 输出合成信号的相位噪声和参考信号相同, 甚至比参考源更低。DDS主要优缺点 相位噪声低 如DDS参考时钟为50MHz，输出频率为10MHz理论上输出相位噪声改善为多少？ 在实际电路中，常加入固定的抑制噪声运算电路和降噪电路DDS主要优缺点 相位噪声低抽样理论要求合成的频率不超过时钟频率的一半（Nyquist定律） fout0.5fclk受DA限制fout0.4fclk如采用100MHz的参考信号，输出信

4、号为040MHz常采用PLL+DDS的方式扩展频率输出范围DDS主要优缺点 工作频率宽DDS是一个开环系统，合成器换频时间非常短，可以达到ns量级DDS相位连续PLL相位不连续DDS主要优缺点 换频时间短 调相控制端每一个高低电平的变化，给DDS输出带来180度的相位变化 控制相位累加器的输入，可以控制DDS输出频率利用多通道的DDS可以实现90度相移和QPSK调制DDS主要优缺点 可以方便的构成调制设备通过控制DDS输出幅度，可以实现其调幅DDS主要优缺点 可以方便的构成调制设备 受工艺的限制，目前大多数的DDS参考频率都在1GHz以下； 采用FPGA+D/A的方式，可以构成更高参考频率的D

5、DS 无法与PLL产生的频率相比DDS主要优缺点 输出频率受限 D/A变换的量化噪声-D/A变换的精度 时钟泄漏、时钟谐波和镜像杂散 输出谐波和寄生镜像杂散DDS主要优缺点 杂散输出较大DDS芯片 AD公司AD9858 AD9858相关参数DDS实物图锁相环合成电路 数字锁相 整数分频 ADF4106 ADF4107 小数分频 ADF4157 ADF4156 模拟锁相 Aeroflex E50 H50等数字锁相环 整数分频第一块混合信号锁相环是在1970年左右出现数字锁相环中鉴相器是用数字电路来实现的，典型的鉴相器 异或门 JK触发器 其余电路还是由模拟电路构成电荷泵的作用是将鉴频鉴相器的输出

6、电压信号转化为输出电流，属于跨导电路，也是数字电路与模拟电路的接口 频率获取能力强 扩展的跟踪范围 低成本的优点数字锁相环 整数分频数字锁相环 整数分频 ADF4106 ADF4106相关参数 K个周期N分频 m个周期N+1分频 fvco/kN+m(N+1)=fPDF/(K+m) fvco=N+m/(m+k)fPDF数字锁相环 小数分频数字锁相环 模拟锁相数字锁相环 多环锁相数字锁相环 多环锁相Fref=100MHz，N1=2；N2=4；M1=2；M2=100；M3=5；VCO频率输出范围500MHz550MHz；DDS输出频率为参考频率1/41/5；求VCO输出频率，另要求VCO输出频率步径为0.1MHz时，DDS输出