第三节频率合成器

第三节频率合成器第一页，共五十三页，编辑于2023年，星期四教学要求了解反馈控制电路的三种基本形式及工作原理。掌握锁相环路的系统组成、电路模型、环路方程和工作原理。掌握环路跟踪特性的分析方法和结论。了解集成锁相环路的电路原理及其应用。掌握频率合成器的概念、电路组成、工作原理和性能指标。了解DDS频率合成器的工作原理和性能特点。第二页，共五十三页，编辑于2023年，星期四10.1概述为了提高通信和电子系统的性能指标，或者实现某些特定的要求，必须采用自动控制方式。由此，各种类型的反馈控制电路便应运而生了。反馈控制电路可分为三类：自动增益控制(AutomaticGainControl，简称AGC)自动频率控制(AutomaticFrequencyControl，简称AFC)自动相位控制(AutomatiePhaseControl，简称APC)自动相位控制电路又称为锁相环路(PhaseLockedLoop，简称PLL)，是应用最广的一种反馈控制电路。第三页，共五十三页，编辑于2023年，星期四基本原理与分析方法在反馈控制电路里，比较器、控制信号发生器、可控器件、反馈网络四部分构成了一个负反馈闭合环路。可控器件比较器反馈网络控制信号发生器参考信号xr(t)反馈信号xf(t)误差信号xe(t)控制信号xc(t)输出信号xy(t)输入信号xi(t)根据参考信号的不同情况，反馈控制电路的工作情况有两种。(1)参考信号xr(t)不变，恒定为xro(2)参考信号xr(t)变化第四页，共五十三页，编辑于2023年，星期四数学模型将反馈控制电路近似作为一个线性系统分析。由于直接采用时域分析法比较复杂，所以采用复频域分析法，根据反馈控制电路的组成方框图，可画出用拉氏变换表示的数学模型图中Xr(s)，Xe(s)，Xc(s)，Xi(s)，Xy(s)和Xf(s)分别是，xr(t)，xe(t)，xc(t)，xi(t)，xy(t)和xf(t)的拉氏变换。比较器输出的误差信号xe(t)通常与xr(t)和xf(t)的差值成正比，设比例系数为kp，则有xe(t)=kp[xr(t)-xf(t)]比较器控制信号发生器可控器件反馈网络参考信号Xr(s)反馈信号Xf(s)误差信号Xe(s)控制信号Xc(s)输出信号Xy(s)输入信号Xi(s)kpH1(s)kcH2(s)写成拉氏变换式，有Xe(s)=kp[Xr(s)-Xf(s)]可控器件作为线性器件，有xy(t)=kc

xc(t)，kc是比例系数。写成拉氏变换式，有Xy(s)=kc

Xc(s)实际电路中一般都包括滤波器，其位置可归纳在控制信号发生器或反馈网络中，所以将这两个环节看作线性网络。其传递函数分别为闭环传递函数误差传递函数第五页，共五十三页，编辑于2023年，星期四自动增益控制电路自动增益控制(AGC)电路的主要作用：使设备的输出电平保持为一定的数值。因此也称自动电平控制(ALC)电路。输入电压Ui控制信号发生器k1可控增益放大器Ag比较器kp低通滤波参考电压Ur反馈电压Uf误差电压ue控制电压uc输出电压Uy电平检测k2直流放大k3设输入信号振幅为Ui，输出信号振幅为Uy，可控增益放大器增益为Ag(uc)，是控制信号uc的函数，则有

Uy=Ag(uc)Ui

第六页，共五十三页，编辑于2023年，星期四自动频率控制（AFC）电路AFC电路也是一种反馈控制电路，控制对象是压控振荡器。其主要作用是自动控制振荡器的振荡频率，保证振荡器的振荡频率稳定。

可控频率电路kc频率比较器kp滤波器H(s)ωrΩr(s)ωyΩy(s)ωyueUe(s)UcUc(s)频率比较器的输出误差电压ue与两个输入信号的频率差有关，而与这两个信号的幅度无关，ue为ue=kp(ωr-ωy)式中，kp在一定的频率范围内为常数，实际上就是鉴频跨导。常用的频率比较电路有两种形式：一是鉴频器，二是混频-鉴频器。第七页，共五十三页，编辑于2023年，星期四锁相环路（PLL）锁相环路（Phaselockedloop缩写PLL）是一种相位自动控制电路，被控量为相位，被控对象为压控振荡器。其作用是实现环路输出信号与输入信号之间无误差的频率跟踪，仅存在某一固定的相位差。

PLL电路广泛应用于：

第八页，共五十三页，编辑于2023年，星期四一、锁相环的组成部件

PLL是一个相位负反馈系统，可对输入信号的频率与相位实施跟踪。

三个基本部分构成一个负反馈环：PDLFVCOvi(t)vd(t)vc(t)vo(t)θi(t)θo(t)θe(t)vo(t)PDLFVCO10.2自动相位控制电路（锁相环）第九页，共五十三页，编辑于2023年，星期四1.鉴相器（PD）即

PDvi(t)/θi(t)vo(t)/θo(t)vd(t)/θe(t)鉴相器是一个相位比较器，

输出信号是两个输入信号与的相位差

的函数，vi(t)vo(t)正弦特性，三角波特性，锯齿波特性等，其中最基本的是正弦波特性，它可用一个模拟乘法器与低通滤波器串接而成。θe(t)vd(t)鉴相特性的形式有许多种，如:乘法器低通滤波PDvi(t)vo(t)vd(t)如果设环路输入信号：PLL环输出的反馈信号：经过相乘，并滤除和频分量，可得输出的误差电压为：其中

θe(t)为输入信号的瞬时相位差。可得鉴相器的数学模型:θ1(t)-θ2(t)另外可看出：当θe<π/6时，鉴相器第十页，共五十三页，编辑于2023年，星期四2.环路滤波器LF环路滤波器具有低通特性，其主要作用是滤除鉴相器输出端的高频分量和噪声，vd(t)经LF后得到一个平均电压vc(t)用来控制VCO的频率变化，常见的滤波器有以下几种形式。RCvd（t）vc（t）RC积分滤波器vd（t）vc（t）无源比例积分滤波器vd（t）vc（t）有源比例积分滤波器①RC积分滤波器传输函数：R1CR2R1R2C-+第十一页，共五十三页，编辑于2023年，星期四②无源比例积分滤波器R1CR2vd（t）vc（t）无源比例积分滤波器其中：,通常R1>R2③有源比例积分滤波器如果将F(s)中的s用微分算子p替代，可写出滤波器的输出电压vc(t)与输入信号vd(t)之间的微分方程：其中为微分算子，由上式可得环路滤波器的电路模型如右图所示。F(p)vd（t）vc（t）有源比例积分滤波器R1R2C-+综上：第十二页，共五十三页，编辑于2023年，星期四3.压控振荡器（VCO）压控振荡器：是瞬时频率

控制的振荡器。其控制特性可用压控特性曲线来描述，如右图所示。ωovc(t)ωc其中：时的固有振荡频率：K0：压控灵敏度

由于VCO的输出反馈到鉴相器，而从锁相环的控制作用来看，VCO对鉴相器起作用的不是其频率而是相位，故对上式积分即可求出相位：上式中：为积分算子压控振荡器数学模型如右图所示。K0/p第十三页，共五十三页，编辑于2023年，星期四F(p)θ1(t)θe(t)KO/pθ2(t)二、锁相环路相位模型和基本方程1.相位模型将上述锁相环的三个基本部件的模型按环路组成框图联接起来，即可构成锁相环路相位模型，如下图所示：2.基本方程根据锁相环路相位模型，可得以相位形式表示的基本微分方程：∴环路的微分方程为：物理意义

（1）是鉴相器的输入信号与VCO输出信号之间的瞬时相位差；（2）是控制相位差。它是通过闭环逐级处理得到的相位控制量；（3）相位控制方程描述了环路相位的动态平衡关系，即任何时刻，环路的瞬时相位差和控制相位差的代数和等于输入信号以相位为参考的瞬时相位。第十四页，共五十三页，编辑于2023年，星期四3.环路工作的定性分析设输入信号为固定频率的正弦信号（即均为常量）由于

∴有：固有角频差

代入环路的微分方程可得：上式左边第一项环路的瞬时角频差。左边第二项：是VCO受控制电压Vc(t)的作用后输出的瞬时角频率与固有振荡频率之差，称为控制角频差。由以上分析可得：结论：闭合环路中任何时刻满足：

瞬时频差+控制频差=输入的固有频差

第十五页，共五十三页，编辑于2023年，星期四4.环路“锁定”的基本概念

（一）环路进入锁定状态的过程当环路输入一个频率和相位不变的信号时，根据以为参考相位可得根据环路方程可得1、当环路闭合瞬间，则，无控制角频差，此时环路的瞬时角频差等于输入固有角频差。2、随着时间t的增加，有控制电压产生，控制角频差就产生。随着控制角频差的增大，瞬时角频差就减小，二者之和等于输入固有角频差。3、当控制角频差随着时间t的增加到等于输入固有角频差时，瞬时角频差为零，即。这时是一固定值，不随时间变化。若能一直保持下去，则认为进入锁定状态。

第十六页，共五十三页，编辑于2023年，星期四（二）环路进入锁定状态的特点1、压控振荡器输出电压的角频率等于输入信号角频率，即无剩余频差，。2、环路锁定后，压控振荡器输出信号与输入信号之间只存在一个固定的稳态相位差，即剩余相位差为一固定值。3、环路处于锁定状态时，鉴相器的输出电压为直流4、环路处于锁定状态时，因为为直流，则式中，为环路的直流总增益，单位。第十七页，共五十三页，编辑于2023年，星期四三、锁相环路的工作原理设压控振荡器的固有振荡频率为ω0，而当环路闭合瞬间外输入信号角频率ωi与ω0即不相同也不相干，则鉴相器输出的差拍电压为：①失锁状态

如果:环路固有角频差>环路低通滤波器的通频带则差拍电压将被滤除，而不能形成控制电压

压控振荡器输出角频率不变化即则即：环路的瞬时频差=固有频差环路此时处于失锁状态。第十八页，共五十三页，编辑于2023年，星期四②锁定状态由于很接近，所以很可能摆动到上，当时：相位差如果十分接近，即固有频差，则差拍电压不会被环路滤波器滤除而形成控制电压，去控制压控振荡器，VCO产生中心频率为的调频信号VCO的瞬时振荡频率将以为中心在一定范围内来回摆动，即环路产生了控制频差此时鉴相器输出电压是一个较小的直流电压，环路进入锁定状态。第十九页，共五十三页，编辑于2023年，星期四③牵引捕捉状态当介于上述两者之间时，如果VCO的瞬时频率围绕为中心摆动的范围小，至使不可能摆动到处时，环路不能立即入锁。此时VCO输出的调频波，其调制频率就是差拍频率，与输入信号经鉴相器PD鉴相，输出一个正弦波与调频波的差拍电压：如果令:另有∴

其中显然不再是一个正弦电压，而是一个上下不对称的差拍电压；经环路滤波后有直流电压加到VCO的控制端，从而使的偏移增大，使更接,上述过程持续直到，环路进入锁定状态。vdt第二十页，共五十三页，编辑于2023年，星期四④跟踪状态当环路已处于锁定状态后，如果的频率和相位有稍变化时，例如：则直到，状态锁定为止。θevd同理:如果则直到，状态锁定为止。ωcvc第二十一页，共五十三页，编辑于2023年，星期四四、锁相环性能分析锁相环性能主要指标有：同步带宽捕捉带宽稳态相差1.同步带宽设环路已处于锁定状态，当缓慢改变输入信号频率使固有频差值向正或负方向逐步增大时，由于环路的自身调节作用，能够维持环路锁定的最大频差称为环路同步带，记作。由于环路鉴频特性对零点是对称的，因此同步带相对于也是对称的。2.捕捉带宽设锁相环路处于失锁状态，改变使固有频差减少,环路能够经牵引捕获而入锁的最大固有频差值称为环路捕捉带。通常。第二十二页，共五十三页，编辑于2023年，星期四3.稳态相差θe(∞)环路处于锁定状态时，存在着的固定相差称为稳态相位误差θe(∞)。由方程：

环路锁定意味着瞬时频差为零，即此时式中，为环路直流总增益，其值增大可使减少。第二十三页，共五十三页，编辑于2023年，星期四4．锁相环性能特点锁相环路用作调频信号解调时，与普通鉴频器相比较，有低门限信噪比特性。这是因为环路有反馈控制作用，跟踪相位差小，降低了鉴相特性的非线形影响，从而改善了门限效应。（1）环路在锁定状态下无剩余频差锁相环路对输入的固定基准频率锁定后，压控振荡器输出频率与基准频率的频差为零。环路输出可做到无剩余频差存在，是一个理想的频率控制系统。（2）锁相环有良好的窄带特性锁相环具有窄带特性，当压控振荡器频率锁定在输入频率上时，仅位于输入信号频率附近的干扰成分能以低频干扰的形式进入环路，而绝大多数的干扰会受到环路低通滤波器的抑制，从而减少了对压控振荡器的影响。（3）良好的跟踪特性VCO的输出频率可以跟踪输入信号的变化，表现出良好的跟踪特性。在接收有多普勒频移的动目标时，这种特性尤为重要。(4)低门限特性第二十四页，共五十三页，编辑于2023年，星期四锁相环的典型应用1.锁相倍频在锁相环路的反馈通道中插入分频器就可构成锁相倍频电路。如图：ωi(t)PDLFVCOvi(t)vo(t)ωo(t)ωo(t)/N当环路锁定时，鉴相器两输入信号频率相等。即有：式中：N为分频器的倍频比。第二十五页，共五十三页，编辑于2023年，星期四2.锁相分频在锁相环路中插入倍频器就可构成锁相分频电路。如图所示：ωi(t)PDLFVCOvi(t)vo(t)ωo(t)Nωo(t)当环路锁定时：式中：N为倍频器的倍频次数。第二十六页，共五十三页，编辑于2023年，星期四3.锁相混频器设混频器的本振信号频率为ωL，在ωL>ωo时混频器的输出频率为（ωL-ωo），经差频放大器后加到鉴相器上。当环路锁定时ωo(t)ωi(t)ωL(t)PDLFVCOvi(t)vo(t)|ωL(t)-ωo(t)|混频差频放大第二十七页，共五十三页，编辑于2023年，星期四4.频率合成器频率合成器是利用一个标准信号源的频率来产生一系列所需频率的技术。锁相环路加上一些辅助电路后，就能容易地对一个标准频率进行加、减、乘、除运算而产生所需的频率信号，且合成后的信号频率与标准信号频率具有相同的长期频率稳定度及具有较好的频率纯度，如果结合单片微机技术，可实现自动选频和频率扫描。锁相式单环频率合成器基本组成如下图所示：

PD

LFVCOvi(t)vo(t)fi(t)fo(t)fo(t)/N晶振fi(t)/M当环路锁定后，鉴相器两路输入频率相等即：当N改变时，输出信号频率相应为fi的整数倍变化。第二十八页，共五十三页，编辑于2023年，星期四

环C例：下图为三环式频率合成器方框图已知：

求输出信号频率范围及频率间隔。环A环BPDLFVCOfi(t)fA(t)fA(t)/NAPDLFVCOfi(t)fB(t)fB(t)/NBPDLFVCO混频带通fo(t)fc(t)fo-fB第二十九页，共五十三页，编辑于2023年，星期四解：∵而而环路C为混频环，即当环路锁定时：∴有∴当NA=300，NB=351时，当NA=301，NB=351时，因此频率间隔：PDLFVCOfi(t)fA(t)fA(t)/NAPDLFVCOfi(t)fB(t)fB(t)/NBPDLFVCO混频带通fo(t)fc(t)fo-fB而当=399，=397时输出频率最高。所以，合成器的频率范围为：（35.4~40.099）MHz第三十页，共五十三页，编辑于2023年，星期四5.锁相环调频电路

普通的直接调频电路中，振荡器的中心频率稳定度较差，而锁相调频电路能得到中心频率稳定度很高的调频信号，锁相环调频电路如下图所示。环路滤波器的带宽必须很窄，截至频率应小于调制信号的频率。

fi(t)晶振PDLFVCOfo(t)调频波fΩ(t)调制信号+当调制信号为锯齿波时，可输出扫频信号。当调制信号为数字脉冲时，可产生移频键控调制（FSK信号）。

调制信号作为VCO控制电压的一部分使其频率产生相应的变化，由此在输出端得到已调频信号。第三十一页，共五十三页，编辑于2023年，星期四6.锁相解调电路(1)调频波解调用锁相环实现调频波解调如果将环路的频带设计的足够宽，使环路捕捉带大于调频波的最大频偏，利用锁相环的跟踪特性，可以使VCO的振荡频率跟踪输入调频波的瞬时频率。如果VCO的电压-频率特性是线形的，则加到VCO的控制电压的变化规律必与调频波的瞬时频率变化规律相同，因此在LF的输出端可获得不失真的解调输出。调频波锁相解调的优点是解调门限值比普通鉴相器低4~5dB。PDLFVCOVFM(t)调频波VΩ(t)调制信号第三十二页，共五十三页，编辑于2023年，星期四(2)AM信号的同步检波用锁相环实现AM信号同步检波PDLFVCOVAM(t)调幅波VΩ(t)调制信号π/2移项同步检波当环路工作在载波跟踪状态时，VCO输出频率与环路输入已调信号的载波相同，但存在π/2的固定相移。因此，经过π/2移项后变成与输入已调信号的载频相同的信号。将它与输入已调信号共同加到同步检波器就能得到解调信号输出。第三十三页，共五十三页，编辑于2023年，星期四BG322、X38、CD4046、MC1404b。单片集成锁相环电路模拟锁相环路：NE560、NE561、562、565、L562、L564、SL565、KD801、KD802、KD8041等。数字锁相环路：一、NE562NE562（国内同类产品L562、KD801、KD8041）是目前广泛应用的一种多功能单片锁相环路。1．NE562组成框图NE562是最高工作频率可达30MHz的通用型集成锁相环。第三十四页，共五十三页，编辑于2023年，星期四定时电容CrPDLF限幅VCOA1A2A312111523415678910131416Vcc外接环路滤波器RC元件去加重-VEE跟踪范围偏压输出FM解调输出VCO输出反馈信号输入信号输入NE56212345678910111213141516PD（鉴相器）：采用双平衡模拟乘法器LF：13、14脚可外接RC元件构成环路滤波器。VCO：是射极定时的压控多谐振荡器，定时电容由5、6脚外接电容。限幅器：是与VCO串接的一级控制电路，7脚注入电流的大小可以控制环路的跟踪范围。放大器A1、A2、A3：作为隔离，缓冲放大器，10脚用于外接去加重电容。当环路用于解调时，A1，A2的放大作用可以提高9脚输出的解调信号的电平值。既可以保证VCO的频稳度，又放大了VCO的输出电压，使3、4脚输出的电压幅度增大到约4.5V，以满足PD对VCO信号电压幅度的要求。11，12脚：外接输入信号。VCO输出3、4脚与PD的反馈信号输入端2、15脚之间，可外接其它部件以发挥多功能作用。第三十五页，共五十三页，编辑于2023年，星期四2．NE562的使用说明(1)输入信号从11、12脚输入时，应采用电容耦合，以避免影响输入端的直流电位，要求容抗<<输入电阻（2K）。可以双端输入，也可单端输入，单端输入时，另一端应交流接地，以提高PD增益。(2)环路滤波的设计

NE562常用的环路滤波器有下图所示的四种形式：

NE562RCRCCfCf1314NE562RCRCCf1314CfNE562RCRCCf1314RfRfNE562RCRCCf1314RfPDLF限幅VCOA1A2A312111523415678910131416Vcc外接环路滤波器RC元件去加重-VEE跟踪范围偏压输出FM解调输出VCO输出反馈信号输入信号输入第三十六页，共五十三页，编辑于2023年，星期四13、14脚的外接电路与NE562内部的PD负载电阻Rc共同构成积分滤波器。

一般已知Rc=6KΩ，Rf通常选在50~200Ω之间，根据所要求设计的环路滤波器截至频率ωc可计算出Cf值：

对图(a):对图(b):对图(c):对图(d):NE562RCRCCfCf1314NE562RCRCCf1314CfNE562RCRCCf1314RfRfNE562RCRCCf1314Rf第三十七页，共五十三页，编辑于2023年，星期四(3)VCO的输出方式与频率调整1．VCO信号输出端3、4脚与地之间应当接上数值相等的射极电阻，阻值一般为2-12KΩ，使内部射极输出器的平均电流不超过4mA.2．当VCO输出需与逻辑电路连接时，必须外接电平移动电路，使VCO输出端12V的直流电平移到某一低电平值上，并使输出方波符合逻辑电平要求，工作频率可达到20MHz。图（a）为实用的单端输出图（b）为实用的双端驱动的电平移动电路NE56234图（a）5v输出到逻辑电平NE5623416图（b）5v18v输出到逻辑电平第三十八页，共五十三页，编辑于2023年，星期四3．VCO的频率及其跟踪范围能调整与控制。VCO频率的调整，除采用直接调节与定时电容并联的微变电容外，还有如下图所示的方法：NE562568RRCTEA图(a)图(a)电路的VCO的工作频率为：其中时VCO的为固有振荡频率，改变值，振荡频率相对变化。NE56256810K10KCT图(b)NE56256810K10KCT5K图(c)图(b)、(c)，可将VCO频率扩展到30MHz以上，（c）可用外接电位器微调频率。第三十九页，共五十三页，编辑于2023年，星期四(4)PD的反馈输入与环路增益控制方式PD的反馈输入方式一般采用单端输入工作方式，如右图所示，1脚的+7.7V电压经R（2K）分别加到反馈输入端2、15脚作为IC内部电路基极的偏压，而且1脚到地接旁路电容，反馈信号从VCO的3脚输出，并经分压电阻取样后，通过耦合电容加到2脚构成闭环系统。环路增益还普遍采用在13、14脚并接电阻Rf的方式，此时的环路总增益为：的单位为可以抵消因上升而使过大造成的工作不稳定性。NE56211523CCCB7．7VR2kR2kR111kR21k第四十页，共五十三页，编辑于2023年，星期四(5)解调输出方式当NE562用作FM信号的解调时，解调信号由⑨脚输出，此时⑨脚需外接一个电阻到地（或负电源）作为NE562内部电路的射极负载，电阻数值要合适（常取15k）以确保内部射极输出电流不超过5mA，另外⑩脚应外加重电容。PDLF限幅VCOA1A2A312111523415678910131416Vcc外接环路滤波器RC元件去加重-VEE跟踪范围偏压输出FM解调输出VCO输出反馈信号输入信号输入第四十一页，共五十三页，编辑于2023年，星期四3、NE562应用实例NE562内部限幅器集电极电流受7脚外接电路的控制，一般7脚注入电流增加，则内部限幅器集电流减少，VCO跟踪范围小；反之则跟踪范围增大。当⑦脚注入电流大于0.7mA时，内部限幅器截至，VCO的控制被截断，VCO处于失控自由振荡工作状态（系统失锁）。跟踪范围控制RfRf11K1K161514131211109NE56212345678ººººCTCCCCCBCfCfRLVCC12K1K1K0.1μ0.1μ0.1μFM输入解调输出第四十二页，共五十三页，编辑于2023年，星期四10.3频率合成器一、频率合成器的分类及主要技术指标1.概念工作频率范围频率间隔频率转换时间频率稳定度与准确度频谱纯度3.主要技术指标直接频率合成器锁相频率合成器直接数字频率合成器2.分类频率合成是利用一个（或几个）高准确度和高稳定度的基准频率，通过一定的变换与处理后，形成一系列等间隔的离散频率。这些离散频率的频率准确度和稳定度都与基准频率相同，而且能在很短的时间内，由某一频率切换到另一频率。第四十三页，共五十三页，编辑于2023年，星期四二、直接频率合成器1.直接频率合成的基本原理2.一个基准源的直接频率合成器直接式频率合成器之一基准频率fR由晶体振荡器提供。输出频率：采用一个或多个不同频率的晶体振荡器作为基准信号源，经过具有加、减、乘、除四则运算功能的混频器、倍频器、分频器和具有选频功能的滤波器的不同组合来实现频率合成。第四十四页，共五十三页，编辑于2023年，星期四3.由谐波发生器提供基准频率的直接频率合成器☺晶振通过分频和谐波发生器产生0~9MHz的10个基准频率。☺S1，S2，S3是单刀10掷开关，各有10个结点，分别接到谐波发生器的10个输出端上。☺改变S1，S2，S3的位置可以得到f0=10f3+f2+f1/10。输出频率范围为10.0~99.9MHz，频率间隔为100KHz。直接式频率合成器之二4.直接式频率合成器的优缺点优点：频率转换时间较短，能产生任意小的频率间隔。缺点：频率范围有限，离散频率点不能太多。采用大量倍频、分频和混频器，使输出的寄生频率成分和相位噪声加大，而且体积大、成本高。第四十五页，共五十三页，编辑于2023年，星期四三、锁相频率合成器1.锁相频率合成器的基本组成与特点2.典型的锁相频率合成器系统简单，输出频率频谱纯度高，能得到大量离散频率，且有多种大规模集成锁相频率合成器的成品可供选用。由基准频率产生器和锁相环路（含分频器）两部分组成。1、基准频率产生器产生的fR送给鉴相器作为参考输入频率。2、压控振荡器的输出信号先通过程序分频器进行N次分频后，再送给鉴相器与参考输入信号进行相位比较。3、环路锁定后，输出频率4、分频比N由输入的数字信号控制。可以采用并行输入、串行输入和四位数据总线输入之一的数字信号控制方式。第四十六页，共五十三页，编辑于2023年，星期四利用中规模锁相频率合成器MC145106与低通滤波器、压控振荡器组成的频率合成器。（1）10.24MHz的晶体与片内的反相放大器组成电容三点式振荡器，振荡频率为10.24MHz，送给参考分频器。（2）参考分频器由一个÷2电路和÷29/210电路组成，由FS（6）端控制。若FS=“1”，参考分频比为210，则fR=10KHz。若FS=“0”，参考分频比为211，则fR=5KHz。本电路的FS=“0”，故fR=5KHz。（3）程序分频器（÷N计数器）输入端2连接到VCO的输出端。分频比是由9位二进制输入来控制，其分频比N=3~511。输入悬空时，为逻辑“0”，接高电平时，为逻辑“1”。本电路f0=NfR，即15KHz~2555KHz，频率间隔为5KHz。（4）电路缺点：输出信号频率受程序分频器上限工作频率的限制，不能做得很高。MC145106组成频率合成器第四十七页，共五十三页，编辑于2023年，星期四3.带高速前置分频器的锁相频率合成器图10-28具有高速前置分频器的频率合成器☺采用上限频率高的高速前置分频器M，可以降低程序分频器的工作频率M倍，能解决程序分频器上限频率不高的矛盾。☺压控振荡器的输出信号频率f0=MNfR。由于M是一固定值，则频率间隔为MfR，比没有前置分频器的要大M倍。第四十八页，共五十三页，编辑于2023年，星期四4.双模前置分频锁相频率合成器图10-29吞脉冲可变分频器原理图为解决高的VCO输出频率和低速程序分频器的矛盾，并保证合适的频率间隔，可采用双模前置分频器的锁相频率合成器，又称吞脉冲锁相频率合成器。第四十九页，共五十三页，编辑于2023年，星期四2、吞脉冲可变分频器（1）双模前置分频锁相频率合成器的分频器是由高速双模前置分频器（÷p/p+1）、吞脉冲计数器A，程序计数器N和模式控制逻辑电路组成。（2）÷A计数器和÷N计数器均为减法计数器。（3）双模前置分频的分频比