锁相环课件-20150401

1、锁相环的应用实验目的（1）初步认识并正确应用锁相环（CC4046）；（2）初步掌握利用锁相环实现倍频的设计及调试方法。锁相环原理锁相环是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路，其基本原理是利用相位误差去消除频率误差。当 VCO 信号频率 与输入信号频率 足够接近并在相位上保持某种特定关系时，称之为“相位锁定”。锁相环在相位锁定的状态下，输入信号频率 发生变化时， VCO 输出信号 也将跟着变化，并且严格保持一致，这就是锁相环的环路跟踪。 COfififCOfPCI：异或相位比较器，当PHI1和PHI2输入占空比为50%的信号波形时，PHO1的波形的占空比与二输入信号的相位差 有关PCII：为边

2、沿触发式相位比较器，它仅在二输入信号的上升沿起作用，可接受任意占空比的输入信号。之间不接时，振荡频率在max2f0R实验内容一：压控振荡器的压控特性测量（万用表）实验内容一：压控振荡器的压控特性测量（万用表）步骤：步骤： 将将10k的电位器一头接地，一头接的电位器一头接地，一头接VDD电源，中心滑动头接电源，中心滑动头接VCO输入，输入，然后调节电位器，使然后调节电位器，使VCO输入电压输入电压Vd由小到大变化（由小到大变化（ Vd=0V、1V、2V、3V、4V、5V），测出以下三种情况下的），测出以下三种情况下的VCO的的f-V曲线。曲线。（1）R2不接，不接，R1=10k，C1=120pF

3、，VDD=+5V（2）R2=10k，R1=10k，C1=120pF，VDD=+5V *（3）R2=100 k，R1=10k，C1=120pF，VDD=+5V压控振荡器的压控特性测量原理图压控振荡器的压控特性测量原理图9456 71112VVDD5实验内容二：基本锁相环锁定与跟踪的观察实验内容二：基本锁相环锁定与跟踪的观察步骤：步骤：（1）将锁相环接成基本的闭环频率反馈系统；）将锁相环接成基本的闭环频率反馈系统； 压控振荡器的振荡元器件同上；压控振荡器的振荡元器件同上；（2）测出压控振荡器不同元器件取值时基本锁相环的跟踪范围）测出压控振荡器不同元器件取值时基本锁相环的跟踪范围 将函数信号发生器将

4、函数信号发生器PULSE输出的方波信号加到锁相环的输入端，输出的方波信号加到锁相环的输入端，当方波信号频当方波信号频 率率 等于等于VCO中心频率时，锁相环处于锁定状态，此中心频率时，锁相环处于锁定状态，此时通过双踪示波器可以看到，输入信号时通过双踪示波器可以看到，输入信号 与与VCO的输出的输出 两者频两者频率相等，率相等，仅存在固定的相位差仅存在固定的相位差，当缓缓改变输入信号频率时，当缓缓改变输入信号频率时，VCO输出的频率随着改变，锁相环处于跟踪状态；当输入信号频率超过输出的频率随着改变，锁相环处于跟踪状态；当输入信号频率超过一定的范围时，一定的范围时，VCO的输出波形由稳定变为不稳定

5、，锁相环进入的输出波形由稳定变为不稳定，锁相环进入“失锁失锁” 状态状态ifIVOV锁相环锁定与跟踪的观察原理图锁相环锁定与跟踪的观察原理图34%)30%10(RR 实验内容三实验内容三 、 用用CC4046、CC4526组成一个倍频电路组成一个倍频电路 （其倍频数其倍频数N=115可预置可预置）用锁相环实现倍频的原理用锁相环实现倍频的原理cocoNff实验步骤：实验步骤：（1）用）用CC4526设计一个九进制计数器，测绘各关键点的波设计一个九进制计数器，测绘各关键点的波 形，形，（注意触发源的选择）。（注意触发源的选择）。 （2）设计并连接九倍频电路，锁相环的压控振荡器参数选取）设计并连接九

6、倍频电路，锁相环的压控振荡器参数选取 R2=10k，R1=10k，C1=120pF，VDD=+5V。（3）观察环路跟踪情况，并用示波器测出对输入信号的跟踪范）观察环路跟踪情况，并用示波器测出对输入信号的跟踪范 围。围。（4）在中心频率处测出）在中心频率处测出 的波形的波形2IoiPHVCOV，数字式占空系数测定仪数字式占空系数测定仪占空系数测定仪的基本框图占空系数测定仪的基本框图译码显示寄存2位十进制计数器锁相环abcd被测信号各点波形对应关系各点波形对应关系计数的最高位指标要求：指标要求：（1） 被测信号频率范围被测信号频率范围100Hz5KHz（2） 量程量程099%（3） 分辨率分辨率1

7、%（4） 电源电压：电源电压：+5V（5） 被测信号由被测信号由555定时器实现，占空比范围定时器实现，占空比范围10-90%KHzfKHzf500,10maxmin为：压控振荡器的振荡频率由指标要求可知：2, 0minRf所以，（1）,12minCRf、的值可确定由。的值确定由12minmax/RRff（2）pFCKRMR150,10,1112查表，初步选定步骤1：选定R1、R2、C1、R3、R4、C2步骤2：测VCO特性曲线 若不合要求，返回步骤1调整参数步骤3：测基本锁相环的跟踪范围 若不合要求，返回步骤1调整参数步骤4：接入倍频电路，测跟踪范围 若不合要求，返回步骤1调整参数步骤5：联成占空系数测定仪， 选定一个中间频率，改变占空比，比较电路输出和示波器测量结果，误差应 1%思考题1锁相环锁定与失锁的标志是什么？如何用示波器来判别 ？2输入信号频率 fi