分频式频率合成器制作与 测试

1、分频式频率合成器制作与测试电 子 技 术现代通信系统需要频率稳定度高且可在大范围调节的信号源,采用传统的RC或LC信号源虽然调节频率较为方便，但信号源的稳定度一般只能达到,不能满足通信系统对信号源稳定性的要求。石英晶体振荡器的稳定性好，很容易达到，但石英晶体的频率可调范围很小，不能满足在大范围连续可调的要求。现代锁相频率合成器技术用石英晶体信号源作基准频率，用锁相技术控制压控振荡器即可得到稳定度与基准频率接近，且频率可在大范围内调节的信号源，满足现代通信对信号源的要求。频率合成技术是高频电子电路及电子测量课程的重要内容之一，而实现本实验的主要元件是CMOS数字集成电路。因而，要求参与本实验的学

2、生通过频率合成器的制作进一步巩固所学过的有关课程内容，详尽掌握有关CMOS集成电路的工作原理，使所学过的知识得到进一步的充实与提高。设计原理 图所示为集成锁相环路框图，图中集成锁相环内包括鉴相器、低通滤波器和压控振荡器三个部分，f0为压控振荡器的输出，将该频率进行1/N分频，当环路锁定时应满足见式锁相环频率合成器是目前应用最广泛的频率合成器，基本锁相环频率合成器如图所示。参考频率通常用高稳定度的晶体振荡器产生，经过固定分频比的参考分频之后获得。当锁相环锁定后，相位检波器两输入端的频率是相等的。VCO输出频率经N分频得见式所以输出频率是参考频率的整数倍,见式： 转换时间取决于锁相环的非线性性能，

3、精确的表达式目前还难以导出，工程上常用的经验见式： 转换时间大约等于25个参考频率的周期。分辨率与频率合成器及其技术指标频率合成器体积小、重量轻、成本低、功耗低、功能灵活性大，广泛应用于各种电路与电子系统中。频率合成器的技术指标包括以下4项。频率范围是指频率合成器输出的最低频率和最高频率之间的变化范围，也可用覆盖系数表示（k又称为波段系数）。如果覆盖系数，整个频段可以划分为几个波段。在频率合成器中，分波段的覆盖系数一般取决于压控振荡器的特性。频率间隔（频率分辨率）：频率合成器的输出是不连续的。两个相邻频率之间的最小间隔就是频率间隔。频率间隔又成为频率分辨率。不同用途的频率合成器，对频率间隔的要

4、求是不同的。对短波单边带通信来说，现在多取频率间隔为100Hz，有的甚至取10Hz、1Hz乃至0.1Hz。对超短波通信来说，频率间隔多取50kHz、25kHz等。在一些测量仪器中，其频率间隔可达兆赫兹量级。频率转换时间是指频率合成器从某一个频率转换到另一个频率。并达到稳定所需要的时间。它与采用的频率合成方法有关。频率准确度是指频率合成器工作频率偏离规定频率的数值，即频率误差。而频率稳定度是指在规定的时间间隔内，频率合成器频率偏离规定频率相对变化的大小。图8-8是频率合成器的频谱图实验电路图测试要求 根据电路图所提供的集成电路名称，查找参考文献中所列的有关资料，摸清集成电路CD4069、CD40

5、46、CD40103的用途，引脚功能，内部结构及主要工作原理，写出调研报告。根据实验室提供的元件及工具组装频率合成器。将组装完成的频率合成器仔细检查，无接线错误后接上+5V电源（注意：+、电源极性不要接反）用示波器初步检查频率合成器工作是否正常。将开关“1”打开，其余位全部闭合（接地）用示波器观察电路原理图中所示A、B、C、D、E各点的波形，画出相应的波形，测量出这些波形所代表的频率。将开关“128”打开，其余位全部闭合（接地）用示波器观察电路原理图中所示A、B、C、D、E各点的波形，画出相应的波形，测量出这些波形所代表的频率。将开关8位开关全打开，用示波器观察电路原理图中所示A、B、C、D、E各点的波形，画出相应的波形，测量出这些波形所代表的频率。做完上述测试后，根据结果分析所制作的频率合成器工作是否正常。验证频率合成结果是否正确。实验元件 CD4069六反相器一个、CD4040十二级分频器一个、CD4046集成锁相环一个、CD401038位可预置分频器一个、管座：14P二个、16P二个、8位微型选择开关一个、印刷版一个、接线柱六个、电阻：2M一个、30k一个、1.5k一个、