简易频率合成器图

.4/4滨江学院课程报告课程简易频率合成器院系电子工程专业电子科学与技术班级电科〔2任课教师赵静姓名凌超简易频率合成器一、技术指标1、输出信号的频率范围：1kHz-99kHz2、步进频率：1Khz3、输出电平为方波二、设计原理总体设计原理的框图与描述基准信号〔基准信号〔1kHz>鉴相器LPF压控振荡器<VCO>可编程分频器<÷N>拨动开关fRCD40461、CD4046锁相环电路设计<1>、锁相环基本组成锁相环主要由相位比较Ⅰ、Ⅱ、压控振荡器〔VCO、线性放大器、源跟随器、整形电路等部分构成。<2>、鉴相器〔PD鉴相器主要由放大整形电路和相位比较器组成。比较器Ⅰ采用异或门结构,当两个输人端信号Ui、Uo的电平状态相异时,输出端信号UΨ为高电平；反之,Ui、Uo电平状态相同时,UΨ输出为低电平。当Ui、Uo的相位差Δφ在0°-180°范围内变化时,UΨ的脉冲宽度m亦随之改变,即占空比亦在改变。对相位比较器Ⅰ,它要求Ui、Uo的占空比均为50%〔即方波,这样才能使锁定范围为最大。相位比较器Ⅱ对输入信号占空比的要求不高,允许输入非对称波形,它具有很宽的捕捉频率范围,而且不会锁定在输入信号的谐波。它提供数字误差信号和锁定信号〔相位脉冲两种输出,当达到锁定时,在相位比较器Ⅱ的两个输人信号之间保持0°相移。<3>、压控振荡器〔VCOCD4046锁相环采用的是RC型压控振荡器,须外接电容C1和电阻R1作为充放电元件。当PLL对跟踪的输入信号的频率宽度有要求时还需要外接电阻R2。由于VCO是一个电流控制振荡器,对定时电容C1的充电电流与从9脚输入的控制电压成正比,使VCO的振荡频率亦正比于该控制电压。当VCO控制电压为0时,其输出频率最低；当输入控制电压等于电源电压VDD时,输出频率则线性地增大到最高输出频率。VCO振荡频率的范围由R1、R2和C1决定。由于它的充电和放电都由同一个电容C1完成,故它的输出波形是对称方波<4>、低通滤波器CD4046的滤波器是需要外接来完成的,使用RC型滤波器,RC时间常数要选择合适的。取较大的时间常数则会引起过度的延迟；若取较小的时间常数,则抗干扰能力不强。〔5、CD4046外围参数选取主要参数的选取依据〔图表或计算过程,模块电路图压控振荡器电压为5V,电阻R1我们选用10k,根据合成器要求,频率在100k以下,即f0min=0Hz,,fomax=100kHz,R2悬空,即无穷大,CX1,CX2直接接入200pf的电容即可满足要求。低通滤波器适当选择滤波器的电容电阻,对改善环路捕捉性能及工作稳定性有很大作用。若取较大的时间常数则会引起过度的延迟；若取较小的时间常数,则抗干扰能力不强。综合考虑,选择R4=100kΩ,C4=100nf.2、基准信号设计电路原理与参数选取我们采用555定时器来做基准信号,通过电容的充放电,两端电压的变化,555阈值选择,产生方波信号。假设刚开始C1上是充满电的,于是2、6引脚为高电平,6脚高触发,3号引脚输出低电平,同时内部放电管导通,C1开始通过R2放电,放到电压为1/3VCC时低触发,3号脚输出高电平,同时内部放电管截止,电容开始通过R1、R2充电,充到2/3VCC时高触发,3号脚输出低电平,放电管导通电容放电,由此循环往复。高电平持续时间即为电容通过R1、R2充电时电压从1/3VCC变为2/3VCC所用的时间,低电平持续时间即为电容通过R2放电电压从2/3VCC变为1/3VCC所用的时间。于是有T高=<R1+R2>*C1ln<<VCC-1/3VCC>/<VCC-2/3VCC>>=0.0005999S.T低=R2*C1ln2=0.0004000S.T总=0.001ss,f=999.99Hz占空比为T高/T低=60%3、分频电路设计电路原理与参数选取我们使用74ls160十进制计数器作为分频器,由于是两片扩展的,最进制为10*10=100进制。拨码开关用作进制选择,每当第二片计数器计满后,进位输出通过反相器重新置位两片计数器,使得进制可调。由于74LS160是加一型计数器,在设初值时我们要进行取补操作,过程如下。设定初值n设定初值n置数n如果加到100触发加1进位输出1,计数清零否是分频输入分频输出如图可知当输入为n时,为100-n进制。三、电路焊接与调测1、元件清单元件名称数量NE5551CD4046174LS16028p插座114p插座116p插座310k五脚排阻210nf电容110k可调电阻310k电阻2100k电阻2电容51p1电容200p1电容1041万用版10*151四位拨动开关22、调试过程〔1、压控振荡器调试与波形〔2、鉴相器调试与波形从图中可以见到相位比较器1输出波形为输入波形幅度异或的关系从图中可以见到,当输人信号的相位滞后于比较信号时,相位比较器Ⅱ输出的为正脉冲,当相位超前时则输出为负脉冲。在这两种情况下,从1脚都有与上述正、负脉冲宽度相同的负脉冲产生。从相位比较器Ⅱ输出的正、负脉冲的宽度均等于两个输入脉冲上升沿之间的相位差。3、调试结果简易频率合成器经调试可以产生2k~99kHz的信号。达不到1Khz的频率可能是由器件本身原因或者布局焊接不合理造成的。实物图：五．制作体会。通过这次制作让我们学了非常多的东西。我们了解了什么是单片机,学会了如何更好的焊接,认识了很多元件及其功能,熟练了相关仪器的使用〔如,万用表的使用。很多东西对于我们来说是很新鲜的。这也成为了我们抱着学习的态度去制作的动力。同时,我们学会了如何把理论的东西用到实践中去通过本次的学习我学习了电路设计的基本思路,在这次实验中我锻炼了自己的动手能力的同时也学到了一种分频电路的设计方法,相信在今后的学习中会有更大的进步,同时感谢老师的授课和指导。使我更加扎实的掌握了有关模拟电子技术方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知,通过亲自动手操作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。在课程设计过程中,不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取。最终的检测调试环节,本身就是在践行"过而能改,善莫大焉"的知行观。这次实验终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题