模擬電子系統(tǒng)設(shè)計完整版課件

模擬電子系統(tǒng)設(shè)計模擬電子系統(tǒng)設(shè)計11、模擬系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟1、模擬系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟(1)系統(tǒng)描述和分析

明確設(shè)計任務(wù)，認真分析設(shè)計要求，深入了解系統(tǒng)的功能、性能指標(biāo)和使用條件，完整、清晰地對系統(tǒng)的各項功能要求和技術(shù)性能指標(biāo)進行更具體、更詳細的描述，以作為系統(tǒng)設(shè)計的原始依據(jù)。

(1)系統(tǒng)描述和分析

明確設(shè)計任務(wù)，認真分析設(shè)計要求，深入了(2)總體方案的設(shè)計與選擇根據(jù)設(shè)計任務(wù)、要求和條件，分折電路的總體功能，并將其分解成若干單元功能，形成總體設(shè)計方案，畫出總體設(shè)計原理框圖?？驁D必須正確反映系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)和各組成部分的功能，清楚表示系統(tǒng)的基本組成和相互關(guān)系。一般一個系統(tǒng)有多個設(shè)計方案，設(shè)計者應(yīng)仔細分析、比較各方案的優(yōu)缺點，擇優(yōu)選用。方案論證要敢于探索，勇于創(chuàng)新，力爭做到設(shè)計方案合理、可靠、經(jīng)濟、功能齊全、技術(shù)先進。(2)總體方案的設(shè)計與選擇根據(jù)設(shè)計任務(wù)、要求和條件，分折電路方案設(shè)計與選擇必須優(yōu)先考慮以下問題①原理的可行性：解決一個間題，可能有許多種方法，但有的方法是不能達到設(shè)計要求的②元器件的可行性：如采用什么元器件、什么微控制器、什么可編程邏輯器件，能否采購得到？③測試的可行性：有無所需要的測量儀器儀表？④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？⑤時間的可行性：研制周期多長？方案設(shè)計與選擇必須優(yōu)先考慮以下問題①原理的可行性：解決一個間(3)系統(tǒng)模塊劃分:根據(jù)總體設(shè)計方案將系統(tǒng)劃分為若干個功能模塊，并確定各模塊間的接口參數(shù)。

(4)單元電路設(shè)計:確定單元電路的功能及性能指標(biāo)、與前后級之間的關(guān)系，并分析單元電路的工作原理，然后選擇設(shè)計單元電路的結(jié)構(gòu)形式?？梢酝ㄟ^查找資料，尋找現(xiàn)成的電路，或者相近電路，再調(diào)整電路參數(shù)。若沒有，則需設(shè)計新的電路。要注意，各單元電路間的相互配合，盡量減少元器件的數(shù)量、類型、電平轉(zhuǎn)換和接口電路，以使電路簡單可靠。(3)系統(tǒng)模塊劃分:根據(jù)總體設(shè)計方案將系統(tǒng)劃分為若干個功能(5)元器件選擇和參數(shù)計算參數(shù)計算包括放大電路中各電阻值、放大倍數(shù)的計算，振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數(shù)的計算。只有很好地理解電路的工作原理，正確利用計算公式，計算的參數(shù)才能滿足設(shè)計要求。參數(shù)計算時，同一個電路可能有幾組數(shù)據(jù)，注意選擇一組能完成電路設(shè)計所要求的功能、在實踐中真正可行的參數(shù)。

(5)元器件選擇和參數(shù)計算參數(shù)計算包括放大電路中各電5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.f2max=1.f2min=4MHZVCO輸出信號頻率范圍為256fi(4-16.根據(jù)其用途分別進行選擇。環(huán)路應(yīng)工作在快捕帶內(nèi)，以保證快速跟蹤，因此快捕帶△ωL>16.它的輸出電壓正比于兩個輸入信號之相位差輸入信號的最高行頻為64kHz,則壓控振蕩器的工作頻率是fo=256fi=16.(3)環(huán)路的捕捉帶、同步帶及VCO的頻率變化范圍7805要求的輸入電壓為9V,W117的輸入電壓為25V。通常由電阻、電容或電感等組成，有時也包含運算放大器考慮到電網(wǎng)電壓可能有10%的波動，常取耐壓為變壓器副邊電壓的1.④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？D/A變換器CA3338實際上此電壓與濾波電容容量，直流輸出電流大小及電網(wǎng)波動大小等有關(guān)。要求行頻切換時系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時間小于0.最高計數(shù)頻率25MHz濾波電容C1、C2容量的選取濾波電容C1、C2容量的選取計算電路參數(shù)時應(yīng)注意下列問題:元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求；元器件的極限參數(shù)必須留有足夠充裕量，一般應(yīng)大于額定值的1.5倍；對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件應(yīng)按最壞的情況考慮；選用的元器件參數(shù)值都必須采用計算值附近的標(biāo)稱值。5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.計算電路參數(shù)①阻容元器件的選擇：不同的電路對電阻和電容的性能要求也不同，有些電路對電容的漏電要求很嚴；還有些電路對電阻、電容的性能和容量要求很高。例如，濾波電路中常用大容量（100～3000mF）鋁電解電容，為濾掉高頻通常還需并聯(lián)小容量（0.0l～0.lmF）瓷片電容。設(shè)計時要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元器件，并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。

①阻容元器件的選擇：不同的電路對電阻和電容的性能要求也②半導(dǎo)體器件的選擇

半導(dǎo)體器件包括二極管、晶體三極管、場效應(yīng)管、光電二（三）極管、晶閘管等。根據(jù)其用途分別進行選擇。例如，選擇晶體三極管時，首先注意選擇NPN型還是PNP型管，高頻管還是低頻管，大功率管還是小功率管，并且注意管子的參數(shù)PCM、ICM、VCEO、IBCO、β、fT和fβ是否滿足電路設(shè)計指標(biāo)的要求；高頻工作時，要求fT

=(5～10)f,f為工作頻率。

②半導(dǎo)體器件的選擇半導(dǎo)體器件包括二極管、晶體三極管、場要注意，各單元電路間的相互配合，盡量減少元器件的數(shù)量、類型、電平轉(zhuǎn)換和接口電路，以使電路簡單可靠。一般可選電容的放電時間常數(shù)為充電周期的3~5倍。由低通濾波器濾除誤差信號中的交流分量，產(chǎn)生信號去控制VCO，強制VCO朝著減小相位/頻率誤差的方向改變其頻率，使輸入基準(zhǔn)信號和VCO輸出信號之間的任何頻率或相位差逐漸減小直至為0，這時我們就稱環(huán)路已被鎖定。fvco的最大頻率變化范圍為0.VCO、計數(shù)器、D/A的速度均應(yīng)達到此值。方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。⑤時間的可行性：研制周期多長？5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.若沒有，則需設(shè)計新的電路。當(dāng)行頻負脈沖到來時，為使輸入比較器翻轉(zhuǎn)，應(yīng)滿足它的輸出電壓正比于兩個輸入信號之相位差不同的VRng，頻率隨Vc的變化靈敏度不同，VRng越大，壓控靈敏度越高濾波電容C1、C2容量的選取CD4046的內(nèi)部結(jié)構(gòu)考慮到電網(wǎng)電壓可能有±10%的波動，為了可在最惡劣的條件下工作，可選副邊電壓為24V和9V。實際上此電壓與濾波電容容量，直流輸出電流大小及電網(wǎng)波動大小等有關(guān)。4倍（即：峰值電壓）。方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。Ct充電到2/3Vcc時，定時比較器翻轉(zhuǎn)，則由環(huán)路應(yīng)工作在快捕帶內(nèi)，以保證快速跟蹤，因此快捕帶△ωL>16.只有很好地理解電路的工作原理，正確利用計算公式，計算的參數(shù)才能滿足設(shè)計要求。橋式整流下，電容充電時間為半個電源周期10ms,放電時間常數(shù)為RLC,③集成電路的選擇：由于集成電路可以實現(xiàn)很多單元電路甚至整機電路的功能，所以選用集成電路來設(shè)計單元電路和總體電路既方便又靈潘，它不僅使系統(tǒng)體積縮小，而且性能可靠，便于調(diào)試及運用。集成電路有模擬集成電路和數(shù)字集成電路之分。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實現(xiàn)設(shè)計方案，而且還要滿足功耗、電壓、速度、價格等多方面的要求。要注意，各單元電路間的相互配合，盡量減少元器件的數(shù)量、類型、(6)安裝與調(diào)試

方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。對于數(shù)字部分，因為頻率較低，可以利用現(xiàn)代軟件技術(shù)直接排版。對于模擬部分，特別是高頻部分，需要考慮抗干擾問題，既要考慮抗外部干擾，又要考慮抗內(nèi)部干擾；既要考慮模電自身的相互干擾，又要考慮數(shù)電（脈沖信號）對模電部分的干擾。簡單的系統(tǒng)或模塊電路可用手工制作電路板。(6)安裝與調(diào)試

方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接鎖相環(huán)應(yīng)用系統(tǒng)實例知識補充：鎖相環(huán)的基本組成相位比較單元,用來比較輸入信號和基準(zhǔn)信號的之間的相位.它的輸出電壓正比于兩個輸入信號之相位差線性電路,其作用是濾除鑒相器輸出電壓中的高頻分量,起平滑濾波的作用.通常由電阻、電容或電感等組成，有時也包含運算放大器

振蕩頻率受控制電壓控制的振蕩器，而振蕩頻率與控制電壓之間成線性關(guān)系。在PLL中，壓控振蕩器實際上是把控制電壓轉(zhuǎn)換為相位。

鎖相環(huán)應(yīng)用系統(tǒng)實例知識補充：相位比較單元,用來比較輸入信號和(2)鎖相環(huán)工作原理相位比較器把輸入信號作為標(biāo)準(zhǔn)，將它的頻率和相位與從VCO輸出端送來的信號進行比較。如果在它的工作范圍內(nèi)檢測出任何相位（頻率）差，就產(chǎn)生一個誤差信號，這個誤差信號正比于輸入信號和VCO輸出信號之間的相位差，通常是以交流分量調(diào)制的直流電平。

由低通濾波器濾除誤差信號中的交流分量，產(chǎn)生信號去控制VCO，強制VCO朝著減小相位/頻率誤差的方向改變其頻率，使輸入基準(zhǔn)信號和VCO輸出信號之間的任何頻率或相位差逐漸減小直至為0，這時我們就稱環(huán)路已被鎖定。環(huán)路鎖定后，鑒相器的兩個輸入信號的頻率相等，即：fo=Nfi(2)鎖相環(huán)工作原理相位比較器把輸入信號作為標(biāo)準(zhǔn)，將它的頻(3)捕捉帶與同步帶若環(huán)路原本處于失鎖狀態(tài)，由于環(huán)路的調(diào)節(jié)作用，最終進入鎖定狀態(tài)，這一過程，稱環(huán)路捕捉過程，環(huán)路能捕捉的最大起始頻差范圍稱捕捉帶或捕捉范圍若環(huán)路原本處于鎖定狀態(tài)，由于溫度或電源電壓的變化，使VCO輸出頻率變化，或者輸入信號頻率變化，通過環(huán)路自動相位控制作用，使VCO相位（頻率）不斷跟蹤輸入信號的相位（頻率），這個過程稱跟蹤過程，或同步過程，或保持過程。(3)捕捉帶與同步帶若環(huán)路原本處于失鎖狀態(tài)，由于環(huán)路的調(diào)節(jié)作設(shè)計舉例：設(shè)計任務(wù)：采用數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)產(chǎn)生一個與可變行頻同頻同步的鋸齒波電壓。已知：行同步信號是幅度為3.5V的負脈沖，其頻率變化為15.625~64kHz。設(shè)計要求：鋸齒波電壓的幅度范圍為0~5V,鋸齒波的線性度由于1%，鋸齒波的逆程時間小于0.5us行頻切換時，要求系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換時間小于0.5s在規(guī)定條件下，傳感器校準(zhǔn)曲線與擬合直線間的最大偏差（ΔYmax）與滿量程輸出（Y）的百分比，稱為線性度（線性度又稱為“非線性誤差”），

設(shè)計舉例：設(shè)計任務(wù)：在規(guī)定條件下，傳感器校準(zhǔn)曲線與擬合直線間系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖參數(shù)選擇D/A的位數(shù)D/A的位數(shù)決定鋸齒波的線性度。8位D/A的分辨率為1/(2n-1)=0.39,若其最大的線性誤差按1LSB計算，則其小于設(shè)計要求的1%，因此8位D/A即可滿足要求，則分頻器（計數(shù)器）的分頻系數(shù)N=256。參數(shù)選擇D/A的位數(shù)(2)系統(tǒng)的最高工作頻率輸入信號的最高行頻為64kHz,則壓控振蕩器的工作頻率是fo=256fi=16.384MHz,VCO、計數(shù)器、D/A的速度均應(yīng)達到此值。(3)環(huán)路的捕捉帶、同步帶及VCO的頻率變化范圍VCO輸出信號頻率范圍為256fi(4-16.384MHz),覆蓋系數(shù)fmax/fmin>4,需分頻段實現(xiàn)環(huán)路應(yīng)工作在快捕帶內(nèi)，以保證快速跟蹤，因此快捕帶△ωL

>16.384-4=12.384MHz。(4)鑒相器的工作頻率為15.625~16kHz(2)系統(tǒng)的最高工作頻率輸入信號的最高行頻為64kHz,器件型號選擇D/A變換器CA33388位20MHz電壓輸出型輸出電壓幅度可調(diào)器件型號選擇D/A變換器CA3338模擬電子系統(tǒng)設(shè)計完整版課件不同的VRng，頻率隨Vc的變化靈敏度不同，VRng越大，壓控靈敏度越高元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求；元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求；④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？若環(huán)路原本處于鎖定狀態(tài)，由于溫度或電源電壓的變化，使VCO輸出頻率變化，或者輸入信號頻率變化，通過環(huán)路自動相位控制作用，使VCO相位（頻率）不斷跟蹤輸入信號的相位（頻率），這個過程稱跟蹤過程，或同步過程，或保持過程。由輸出電壓由數(shù)碼管顯示，并“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓步進增減。濾波電容C1、C2容量的選取VCO輸出信號頻率范圍為256fi(4-16.VCO輸出信號頻率范圍為256fi(4-16.若環(huán)路原本處于鎖定狀態(tài)，由于溫度或電源電壓的變化，使VCO輸出頻率變化，或者輸入信號頻率變化，通過環(huán)路自動相位控制作用，使VCO相位（頻率）不斷跟蹤輸入信號的相位（頻率），這個過程稱跟蹤過程，或同步過程，或保持過程。(2)鎖相環(huán)工作原理參數(shù)計算時，同一個電路可能有幾組數(shù)據(jù)，注意選擇一組能完成電路設(shè)計所要求的功能、在實踐中真正可行的參數(shù)。方案設(shè)計與選擇必須優(yōu)先考慮以下問題(3)環(huán)路的捕捉帶、同步帶及VCO的頻率變化范圍方案論證要敢于探索，勇于創(chuàng)新，力爭做到設(shè)計方案合理、可靠、經(jīng)濟、功能齊全、技術(shù)先進。由低通濾波器濾除誤差信號中的交流分量，產(chǎn)生信號去控制VCO，強制VCO朝著減小相位/頻率誤差的方向改變其頻率，使輸入基準(zhǔn)信號和VCO輸出信號之間的任何頻率或相位差逐漸減小直至為0，這時我們就稱環(huán)路已被鎖定。Ct充電到2/3Vcc時，定時比較器翻轉(zhuǎn)，則由它的輸出電壓正比于兩個輸入信號之相位差D/A的位數(shù)決定鋸齒波的線性度。8V,可取比較器的比較電壓為5.若不一致，應(yīng)采用比例加法運算電路作信號變換(4)壓控振蕩器的頻率控制(2)鑒相器CD4046集成鎖相環(huán)，工作頻率小于1MHz，鑒相靈敏度Ad=Vdd/2π不同的VRng，頻率隨Vc的變化靈敏度不同，VRng越大CD4046的內(nèi)部結(jié)構(gòu)CD4046的內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作波形PDI為跳邊沿觸發(fā)工作波形PDI為跳邊沿觸發(fā)PDII為上升沿觸發(fā)PDII為上升沿觸發(fā)(3)VCO74LS124雙VCO最高頻率30MHz工作頻率由外接電容Cext決定兩個受控端，一個為頻率調(diào)節(jié)電壓Vreg和另一個為頻率控制電壓Vc,均可調(diào)節(jié)輸出信號頻率每個VCO有使能端，可以進行三態(tài)輸出控制(3)VCO74LS124雙VCO74LS124引腳分布74LS124引腳分布(4)分頻器(計數(shù)器)74LS161最高計數(shù)頻率25MHz(4)分頻器(計數(shù)器)74LS161最高計數(shù)頻率25MHz參數(shù)計算頻帶劃分鎖相環(huán)路的頻率覆蓋系數(shù)取決于VCO的頻率變化范圍參數(shù)計算頻帶劃分74LS124的工作頻率與外接電容成反比，近似公式為fo=5x10-4/Cextf-VRng

是負斜率的（VRng=2~4.5V）;f-Vc是正斜率的(Vc=1~5V)不同的VRng，頻率隨Vc的變化靈敏度不同，VRng越大，壓控靈敏度越高fvco的最大頻率變化范圍為0.5fo~1.12fo,覆蓋系數(shù)約為2.2474LS124的工作頻率與外接電容成反比，近似公式為fo=5令高頻段VCO的最高頻率

f1max=16.384MHzfo1=f1max/1.2=14.62MHz，f1min=0.5fo1

令低頻端VCO的最低頻率

f2min=4MHZfo2=f2min/0.5=8MHzf2max=1.12fo2=8.9MHzf2max>f1min滿足要求，實現(xiàn)了頻率覆蓋要求可得：Cext1=5x10-4/fo1=34pFCext2=5x10-4/fo2=62pF令高頻段VCO的最高頻率(2)波段切換(2)波段切換F/V變換器采用LM331滿量程頻率范圍1Hz~100kHz線性度±0.01%電源電壓3.9~40VF/V變換器采用LM331滿量程頻率范圍1Hz~100kH(3)系統(tǒng)模塊劃分:根據(jù)總體設(shè)計方案將系統(tǒng)劃分為若干個功能模塊，并確定各模塊間的接口參數(shù)。濾波電容C1、C2容量的選取(1)系統(tǒng)描述和分析

明確設(shè)計任務(wù)，認真分析設(shè)計要求，深入了解系統(tǒng)的功能、性能指標(biāo)和使用條件，完整、清晰地對系統(tǒng)的各項功能要求和技術(shù)性能指標(biāo)進行更具體、更詳細的描述，以作為系統(tǒng)設(shè)計的原始依據(jù)。(2)系統(tǒng)的最高工作頻率元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求；考慮到電網(wǎng)電壓可能有±10%的波動，為了可在最惡劣的條件下工作，可選副邊電壓為24V和9V。方案設(shè)計與選擇必須優(yōu)先考慮以下問題橋式整流下，電容充電時間為半個電源周期10ms,放電時間常數(shù)為RLC,8V,可取比較器的比較電壓為5.既要考慮模電自身的相互干擾，又要考慮數(shù)電（脈沖信號）對模電部分的干擾。根據(jù)設(shè)計任務(wù)、要求和條件，分折電路的總體功能，并將其分解成若干單元功能，形成總體設(shè)計方案，畫出總體設(shè)計原理框圖。(2)鎖相環(huán)工作原理(3)VCO74LS124LM331定時電容充放電波形在PLL中，壓控振蕩器實際上是把控制電壓轉(zhuǎn)換為相位。一般可選電容的放電時間常數(shù)為充電周期的3~5倍。(1)整流濾波電路及輔助電源Ct充電到2/3Vcc時，定時比較器翻轉(zhuǎn)，則由F/V變換器采用LM331環(huán)路應(yīng)工作在快捕帶內(nèi)，以保證快速跟蹤，因此快捕帶△ωL>16.元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求；設(shè)計時要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元器件，并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。LM331應(yīng)用電路(3)系統(tǒng)模塊劃分:根據(jù)總體設(shè)計方案將系統(tǒng)劃分為若干個功能LM331定時電容充放電波形LM331定時電容充放電波形LM331外接元件參數(shù)計算Ct充電到2/3Vcc時，定時比較器翻轉(zhuǎn)，則由可得Ct充電時間為

在輸入信號一個周期內(nèi)Ct必須充放電一次，則須滿足

fimax=64kHz,取Ct=2200pF,Rt=2kΩLM331外接元件參數(shù)計算Ct充電到2/3Vcc時，定時比根據(jù)輸入負脈沖幅度，確定7腳電平。當(dāng)行頻負脈沖到來時，為使輸入比較器翻轉(zhuǎn)，應(yīng)滿足

根據(jù)輸入負脈沖幅度，確定7腳電平。當(dāng)行頻負脈沖到來時，為使輸RS的推薦值為1kΩ與5kΩ電位器的串聯(lián)，其電流i=1.9/RS決定了輸出電壓的大小。RLCL決定了輸入信號頻率變化時輸出電壓隨之變化所需要的時間及輸出電壓的文博。與其它器件相比，帶有RLCL的LM331是低速器件，可認為系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換時間主要取決于它。要求行頻切換時系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時間小于0.5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.05s,則RL=51kΩ,CL為1uFRS的推薦值為1kΩ與5kΩ電位器的串聯(lián)，其電流i=1.9/比較器LM311電源電壓5-15V,響應(yīng)時間200ns。若設(shè)高低頻段的頻率分界點是30kHz,由F/V的變換曲線可知，f=30kHz時的輸出電平為5.8V,可取比較器的比較電壓為5.8V。比較器LM311電源電壓5-15V,(3)分頻器、鑒相器(3)分頻器、鑒相器在PLL中，壓控振蕩器實際上是把控制電壓轉(zhuǎn)換為相位。5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？一般一個系統(tǒng)有多個設(shè)計方案，設(shè)計者應(yīng)仔細分析、比較各方案的優(yōu)缺點，擇優(yōu)選用。根據(jù)其用途分別進行選擇。要注意，各單元電路間的相互配合，盡量減少元器件的數(shù)量、類型、電平轉(zhuǎn)換和接口電路，以使電路簡單可靠。⑤時間的可行性：研制周期多長？它的輸出電壓正比于兩個輸入信號之相位差輸入信號的最高行頻為64kHz,則壓控振蕩器的工作頻率是fo=256fi=16.5V的負脈沖，其頻率變化為15.電容兩端的最大電壓為變壓器副邊電壓的1.環(huán)路應(yīng)工作在快捕帶內(nèi)，以保證快速跟蹤，因此快捕帶△ωL>16.①原理的可行性：解決一個間題，可能有許多種方法，但有的方法是不能達到設(shè)計要求的④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？VCO輸出信號頻率范圍為256fi(4-16.④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？電源變壓器副邊電壓一般推薦為整流輸出電壓的0.根據(jù)其用途分別進行選擇。④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？(2)vc隨（fvc0/N-fi）的變化趨勢與VC對頻率的控制趨勢一致，以使VCO的輸出頻率接近行頻，并使相位差逐步減小。CD4046的鑒相器II是上升沿觸發(fā)的相位比較器，直接將Q7送至鑒相器比較，會使輸出與行同步信號相位相差180度，應(yīng)將Q7取反后再送入方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。CD4046的鑒相器II是上升沿觸發(fā)的相位比較器，直接將Q7送至鑒相器比較，會使輸出與行同步信號相位相差180度，應(yīng)將Q7取反后再送入在PLL中，壓控振蕩器實際上是把控制電壓轉(zhuǎn)換為相位。CD40模擬電子系統(tǒng)設(shè)計完整版課件(4)壓控振蕩器的頻率控制VCO的頻率控制電壓Vc來自鑒相器4046的輸出輸出的誤差電壓vc,Vc與vc應(yīng)保證

(1)相同的電平變化范圍

(2)vc隨（fvc0/N-fi）的變化趨勢與VC對頻率的控制趨勢一致，以使VCO的輸出頻率接近行頻，并使相位差逐步減小。(4)壓控振蕩器的頻率控制VCO的頻率控制電壓Vc來自鑒相模擬電子系統(tǒng)設(shè)計完整版課件當(dāng)輸入行頻信號變化時，為使VCO得輸出頻率快速鎖定于輸入信號頻率，應(yīng)使頻率調(diào)節(jié)電壓VRng不接固定電壓，而是以與行頻大小成比例變化的電壓，以進行頻率粗調(diào)，然后由VC細調(diào)頻率。應(yīng)保證V/F變換器的變換特性和VRng對VCO輸出信號頻率的控制特性相一致。若不一致，應(yīng)采用比例加法運算電路作信號變換當(dāng)輸入行頻信號變化時，為使VCO得輸出頻率快速鎖定于輸入信號模擬電子系統(tǒng)設(shè)計完整版課件(5)D/A變換器CA3338(5)D/A變換器CA3338例：數(shù)控串聯(lián)穩(wěn)壓電源1.設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個輸出可調(diào)的數(shù)控電壓源，并由數(shù)碼管顯示輸出，具體要求為：輸出電壓2~20V之間，調(diào)節(jié)單位0.1V電壓穩(wěn)定度小于0.2%，紋波電壓小于10mV輸出電流1A由輸出電壓由數(shù)碼管顯示，并“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓步進增減。例：數(shù)控串聯(lián)穩(wěn)壓電源1.設(shè)計任務(wù)2.方案設(shè)計輸出電流1.5A輸出電壓范圍1.5-37V可調(diào)內(nèi)有過熱過流保護2.方案設(shè)計輸出電流1.5A系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3、主要參數(shù)選擇和方案實現(xiàn)(1)整流濾波電路及輔助電源3、主要參數(shù)選擇和方案實現(xiàn)(1)整流濾波電路及輔助電源變壓器副邊電壓的確定7805要求的輸入電壓為9V,W117的輸入電壓為25V。電源變壓器副邊電壓一般推薦為整流輸出電壓的0.8倍；實際上此電壓與濾波電容容量，直流輸出電流大小及電網(wǎng)波動大小等有關(guān)?？紤]到電網(wǎng)電壓可能有±10%的波動，為了可在最惡劣的條件下工作，可選副邊電壓為24V和9V。變壓器副邊電壓的確定7805要求的輸入電壓為9V,W117的(5)D/A變換器CA3338可以通過查找資料，尋找現(xiàn)成的電路，或者相近電路，再調(diào)整電路參數(shù)。④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？若設(shè)高低頻段的頻率分界點是30kHz,由F/V的變換曲線可知，f=30kHz時的輸出電平為5.根據(jù)輸入負脈沖幅度，確定7腳電平。2%，紋波電壓小于10mV考慮到電網(wǎng)電壓可能有10%的波動，常取耐壓為變壓器副邊電壓的1.39,若其最大的線性誤差按1LSB計算，則其小于設(shè)計要求的1%，因此8位D/A即可滿足要求，則分頻器（計數(shù)器）的分頻系數(shù)N=256。PDI為跳邊沿觸發(fā)(1)相同的電平變化范圍方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。fo1=f1max/1.設(shè)計一個輸出可調(diào)的數(shù)控電壓源，并由數(shù)碼管顯示輸出，具體要求為：(3)環(huán)路的捕捉帶、同步帶及VCO的頻率變化范圍已知：行同步信號是幅度為3.工作頻率小于1MHz，元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求；(4)單元電路設(shè)計:確定單元電路的功能及性能指標(biāo)、與前后級之間的關(guān)系，并分析單元電路的工作原理，然后選擇設(shè)計單元電路的結(jié)構(gòu)形式。若環(huán)路原本處于失鎖狀態(tài)，由于環(huán)路的調(diào)節(jié)作用，最終進入鎖定狀態(tài)，這一過程，稱環(huán)路捕捉過程，環(huán)路能捕捉的最大起始頻差范圍稱捕捉帶或捕捉范圍VCO輸出信號頻率范圍為256fi(4-16.對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件應(yīng)按最壞的情況考慮；濾波電容C1、C2容量的選取一般可選電容的放電時間常數(shù)為充電周期的3~5倍。橋式整流下，電容充電時間為半個電源周期10ms,放電時間常數(shù)為RLC,C1所在的放電回路，RL1C1=25V/1AC1=5X10ms可得：C1

=2000uF同理可得C2=4000uF(5)D/A變換器CA3338濾波電容C1、C2容量的選取濾波電容C1、C2耐壓的選取電容兩端的最大電壓為變壓器副邊電壓的1.4倍（即：峰值電壓）。考慮到電網(wǎng)電壓可能有10%的波動，常取耐壓為變壓器副邊電壓的1.5~2倍。濾波電容C1、C2耐壓的選取電容兩端的最大電壓為變壓器副邊電(2)W117的調(diào)壓網(wǎng)絡(luò)(2)W117的調(diào)壓網(wǎng)絡(luò)濾波電容C1、C2容量的選取12fo,覆蓋系數(shù)約為2.VCO、計數(shù)器、D/A的速度均應(yīng)達到此值。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實現(xiàn)設(shè)計方案，而且還要滿足功耗、電壓、速度、價格等多方面的要求。若環(huán)路原本處于失鎖狀態(tài)，由于環(huán)路的調(diào)節(jié)作用，最終進入鎖定狀態(tài)，這一過程，稱環(huán)路捕捉過程，環(huán)路能捕捉的最大起始頻差范圍稱捕捉帶或捕捉范圍當(dāng)行頻負脈沖到來時，為使輸入比較器翻轉(zhuǎn)，應(yīng)滿足方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。集成電路有模擬集成電路和數(shù)字集成電路之分。PDII為上升沿觸發(fā)05s,則RL=51kΩ,CL為1uF(2)鎖相環(huán)工作原理VCO輸出信號頻率范圍為256fi(4-16.線性電路,其作用是濾除鑒相器輸出電壓中的高頻分量,起平滑濾波的作用.F/V變換器采用LM331④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.VCO、計數(shù)器、D/A的速度均應(yīng)達到此值。由輸出電壓由數(shù)碼管顯示，并“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓步進增減。滿量程頻率范圍1Hz~100kHz相位比較器把輸入信號作為標(biāo)準(zhǔn)，將它的頻率和相位與從VCO輸出端送來的信號進行比較。若不一致，應(yīng)采用比例加法運算電路作信號變換只有很好地理解電路的工作原理，正確利用計算公式，計算的參數(shù)才能滿足設(shè)計要求。(5)D/A變換器CA3338f2min=4MHZ例如，濾波電路中常用大容量（100～3000mF）鋁電解電容，為濾掉高頻通常還需并聯(lián)小容量（0.根據(jù)其用途分別進行選擇。VCO、計數(shù)器、D/A的速度均應(yīng)達到此值。方案設(shè)計與選擇必須優(yōu)先考慮以下問題滿量程頻率范圍1Hz~100kHz輸入信號的最高行頻為64kHz,則壓控振蕩器的工作頻率是fo=256fi=16.半導(dǎo)體器件包括二極管、晶體三極管、場效應(yīng)管、光電二（三）極管、晶閘管等。384MHz),覆蓋系數(shù)fmax/fmin>4,需分頻段實現(xiàn)(3)環(huán)路的捕捉帶、同步帶及VCO的頻率變化范圍線性電路,其作用是濾除鑒相器輸出電壓中的高頻分量,起平滑濾波的作用.它的輸出電壓正比于兩個輸入信號之相位差f-VRng是負斜率的（VRng=2~4.8V,可取比較器的比較電壓為5.④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？⑤時間的可行性：研制周期多長？選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實現(xiàn)設(shè)計方案，而且還要滿足功耗、電壓、速度、價格等多方面的要求。384MHz),覆蓋系數(shù)fmax/fmin>4,需分頻段實現(xiàn)不同的VRng，頻率隨Vc的變化靈敏度不同，VRng越大，壓控靈敏度越高一般一個系統(tǒng)有多個設(shè)計方案，設(shè)計者應(yīng)仔細分析、比較各方案的優(yōu)缺點，擇優(yōu)選用。(4)壓控振蕩器的頻率控制元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求；5V）;f-Vc是正斜率的(Vc=1~5V)方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。F/V變換器采用LM331(3)環(huán)路的捕捉帶、同步帶及VCO的頻率變化范圍同理可得C2=4000uFCD4046的鑒相器II是上升沿觸發(fā)的相位比較器，直接將Q7送至鑒相器比較，會使輸出與行同步信號相位相差180度，應(yīng)將Q7取反后再送入7805要求的輸入電壓為9V,W117的輸入電壓為25V。⑤時間的可行性：研制周期多長？D/A變換器CA3338要注意，各單元電路間的相互配合，盡量減少元器件的數(shù)量、類型、電平轉(zhuǎn)換和接口電路，以使電路簡單可靠。fo2=f2min/0.若環(huán)路原本處于鎖定狀態(tài)，由于溫度或電源電壓的變化，使VCO輸出頻率變化，或者輸入信號頻率變化，通過環(huán)路自動相位控制作用，使VCO相位（頻率）不斷跟蹤輸入信號的相位（頻率），這個過程稱跟蹤過程，或同步過程，或保持過程。4倍（即：峰值電壓）。既要考慮模電自身的相互干擾，又要考慮數(shù)電（脈沖信號）對模電部分的干擾。PDII為上升沿觸發(fā)不同的電路對電阻和電容的性能要求也不同，有些電路對電容的漏電要求很嚴；根據(jù)其用途分別進行選擇。選用的元器件參數(shù)值都必須采用計算值附近的標(biāo)稱值。5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.工作頻率小于1MHz，流過R1的電流需大于5mA,W117才能正常工作。則R1=1.25V/5mA=250Ω為了滿足電壓調(diào)節(jié)單位為0.1V,故R=0.1V/5mA=20Ω濾波電容C1、C2容量的選取只有很好地理解電路的工作原理，正模擬電子系統(tǒng)設(shè)計模擬電子系統(tǒng)設(shè)計571、模擬系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟1、模擬系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟(1)系統(tǒng)描述和分析

明確設(shè)計任務(wù)，認真分析設(shè)計要求，深入了解系統(tǒng)的功能、性能指標(biāo)和使用條件，完整、清晰地對系統(tǒng)的各項功能要求和技術(shù)性能指標(biāo)進行更具體、更詳細的描述，以作為系統(tǒng)設(shè)計的原始依據(jù)。

(1)系統(tǒng)描述和分析

明確設(shè)計任務(wù)，認真分析設(shè)計要求，深入了(2)總體方案的設(shè)計與選擇根據(jù)設(shè)計任務(wù)、要求和條件，分折電路的總體功能，并將其分解成若干單元功能，形成總體設(shè)計方案，畫出總體設(shè)計原理框圖?？驁D必須正確反映系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)和各組成部分的功能，清楚表示系統(tǒng)的基本組成和相互關(guān)系。一般一個系統(tǒng)有多個設(shè)計方案，設(shè)計者應(yīng)仔細分析、比較各方案的優(yōu)缺點，擇優(yōu)選用。方案論證要敢于探索，勇于創(chuàng)新，力爭做到設(shè)計方案合理、可靠、經(jīng)濟、功能齊全、技術(shù)先進。(2)總體方案的設(shè)計與選擇根據(jù)設(shè)計任務(wù)、要求和條件，分折電路方案設(shè)計與選擇必須優(yōu)先考慮以下問題①原理的可行性：解決一個間題，可能有許多種方法，但有的方法是不能達到設(shè)計要求的②元器件的可行性：如采用什么元器件、什么微控制器、什么可編程邏輯器件，能否采購得到？③測試的可行性：有無所需要的測量儀器儀表？④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？⑤時間的可行性：研制周期多長？方案設(shè)計與選擇必須優(yōu)先考慮以下問題①原理的可行性：解決一個間(3)系統(tǒng)模塊劃分:根據(jù)總體設(shè)計方案將系統(tǒng)劃分為若干個功能模塊，并確定各模塊間的接口參數(shù)。

(4)單元電路設(shè)計:確定單元電路的功能及性能指標(biāo)、與前后級之間的關(guān)系，并分析單元電路的工作原理，然后選擇設(shè)計單元電路的結(jié)構(gòu)形式?？梢酝ㄟ^查找資料，尋找現(xiàn)成的電路，或者相近電路，再調(diào)整電路參數(shù)。若沒有，則需設(shè)計新的電路。要注意，各單元電路間的相互配合，盡量減少元器件的數(shù)量、類型、電平轉(zhuǎn)換和接口電路，以使電路簡單可靠。(3)系統(tǒng)模塊劃分:根據(jù)總體設(shè)計方案將系統(tǒng)劃分為若干個功能(5)元器件選擇和參數(shù)計算參數(shù)計算包括放大電路中各電阻值、放大倍數(shù)的計算，振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數(shù)的計算。只有很好地理解電路的工作原理，正確利用計算公式，計算的參數(shù)才能滿足設(shè)計要求。參數(shù)計算時，同一個電路可能有幾組數(shù)據(jù)，注意選擇一組能完成電路設(shè)計所要求的功能、在實踐中真正可行的參數(shù)。

(5)元器件選擇和參數(shù)計算參數(shù)計算包括放大電路中各電5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.f2max=1.f2min=4MHZVCO輸出信號頻率范圍為256fi(4-16.根據(jù)其用途分別進行選擇。環(huán)路應(yīng)工作在快捕帶內(nèi)，以保證快速跟蹤，因此快捕帶△ωL>16.它的輸出電壓正比于兩個輸入信號之相位差輸入信號的最高行頻為64kHz,則壓控振蕩器的工作頻率是fo=256fi=16.(3)環(huán)路的捕捉帶、同步帶及VCO的頻率變化范圍7805要求的輸入電壓為9V,W117的輸入電壓為25V。通常由電阻、電容或電感等組成，有時也包含運算放大器考慮到電網(wǎng)電壓可能有10%的波動，常取耐壓為變壓器副邊電壓的1.④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？D/A變換器CA3338實際上此電壓與濾波電容容量，直流輸出電流大小及電網(wǎng)波動大小等有關(guān)。要求行頻切換時系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時間小于0.最高計數(shù)頻率25MHz濾波電容C1、C2容量的選取濾波電容C1、C2容量的選取計算電路參數(shù)時應(yīng)注意下列問題:元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求；元器件的極限參數(shù)必須留有足夠充裕量，一般應(yīng)大于額定值的1.5倍；對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件應(yīng)按最壞的情況考慮；選用的元器件參數(shù)值都必須采用計算值附近的標(biāo)稱值。5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.計算電路參數(shù)①阻容元器件的選擇：不同的電路對電阻和電容的性能要求也不同，有些電路對電容的漏電要求很嚴；還有些電路對電阻、電容的性能和容量要求很高。例如，濾波電路中常用大容量（100～3000mF）鋁電解電容，為濾掉高頻通常還需并聯(lián)小容量（0.0l～0.lmF）瓷片電容。設(shè)計時要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元器件，并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。

①阻容元器件的選擇：不同的電路對電阻和電容的性能要求也②半導(dǎo)體器件的選擇

半導(dǎo)體器件包括二極管、晶體三極管、場效應(yīng)管、光電二（三）極管、晶閘管等。根據(jù)其用途分別進行選擇。例如，選擇晶體三極管時，首先注意選擇NPN型還是PNP型管，高頻管還是低頻管，大功率管還是小功率管，并且注意管子的參數(shù)PCM、ICM、VCEO、IBCO、β、fT和fβ是否滿足電路設(shè)計指標(biāo)的要求；高頻工作時，要求fT

=(5～10)f,f為工作頻率。

②半導(dǎo)體器件的選擇半導(dǎo)體器件包括二極管、晶體三極管、場要注意，各單元電路間的相互配合，盡量減少元器件的數(shù)量、類型、電平轉(zhuǎn)換和接口電路，以使電路簡單可靠。一般可選電容的放電時間常數(shù)為充電周期的3~5倍。由低通濾波器濾除誤差信號中的交流分量，產(chǎn)生信號去控制VCO，強制VCO朝著減小相位/頻率誤差的方向改變其頻率，使輸入基準(zhǔn)信號和VCO輸出信號之間的任何頻率或相位差逐漸減小直至為0，這時我們就稱環(huán)路已被鎖定。fvco的最大頻率變化范圍為0.VCO、計數(shù)器、D/A的速度均應(yīng)達到此值。方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。⑤時間的可行性：研制周期多長？5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.若沒有，則需設(shè)計新的電路。當(dāng)行頻負脈沖到來時，為使輸入比較器翻轉(zhuǎn)，應(yīng)滿足它的輸出電壓正比于兩個輸入信號之相位差不同的VRng，頻率隨Vc的變化靈敏度不同，VRng越大，壓控靈敏度越高濾波電容C1、C2容量的選取CD4046的內(nèi)部結(jié)構(gòu)考慮到電網(wǎng)電壓可能有±10%的波動，為了可在最惡劣的條件下工作，可選副邊電壓為24V和9V。實際上此電壓與濾波電容容量，直流輸出電流大小及電網(wǎng)波動大小等有關(guān)。4倍（即：峰值電壓）。方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。Ct充電到2/3Vcc時，定時比較器翻轉(zhuǎn)，則由環(huán)路應(yīng)工作在快捕帶內(nèi)，以保證快速跟蹤，因此快捕帶△ωL>16.只有很好地理解電路的工作原理，正確利用計算公式，計算的參數(shù)才能滿足設(shè)計要求。橋式整流下，電容充電時間為半個電源周期10ms,放電時間常數(shù)為RLC,③集成電路的選擇：由于集成電路可以實現(xiàn)很多單元電路甚至整機電路的功能，所以選用集成電路來設(shè)計單元電路和總體電路既方便又靈潘，它不僅使系統(tǒng)體積縮小，而且性能可靠，便于調(diào)試及運用。集成電路有模擬集成電路和數(shù)字集成電路之分。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實現(xiàn)設(shè)計方案，而且還要滿足功耗、電壓、速度、價格等多方面的要求。要注意，各單元電路間的相互配合，盡量減少元器件的數(shù)量、類型、(6)安裝與調(diào)試

方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。對于數(shù)字部分，因為頻率較低，可以利用現(xiàn)代軟件技術(shù)直接排版。對于模擬部分，特別是高頻部分，需要考慮抗干擾問題，既要考慮抗外部干擾，又要考慮抗內(nèi)部干擾；既要考慮模電自身的相互干擾，又要考慮數(shù)電（脈沖信號）對模電部分的干擾。簡單的系統(tǒng)或模塊電路可用手工制作電路板。(6)安裝與調(diào)試

方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接鎖相環(huán)應(yīng)用系統(tǒng)實例知識補充：鎖相環(huán)的基本組成相位比較單元,用來比較輸入信號和基準(zhǔn)信號的之間的相位.它的輸出電壓正比于兩個輸入信號之相位差線性電路,其作用是濾除鑒相器輸出電壓中的高頻分量,起平滑濾波的作用.通常由電阻、電容或電感等組成，有時也包含運算放大器

振蕩頻率受控制電壓控制的振蕩器，而振蕩頻率與控制電壓之間成線性關(guān)系。在PLL中，壓控振蕩器實際上是把控制電壓轉(zhuǎn)換為相位。

鎖相環(huán)應(yīng)用系統(tǒng)實例知識補充：相位比較單元,用來比較輸入信號和(2)鎖相環(huán)工作原理相位比較器把輸入信號作為標(biāo)準(zhǔn)，將它的頻率和相位與從VCO輸出端送來的信號進行比較。如果在它的工作范圍內(nèi)檢測出任何相位（頻率）差，就產(chǎn)生一個誤差信號，這個誤差信號正比于輸入信號和VCO輸出信號之間的相位差，通常是以交流分量調(diào)制的直流電平。

由低通濾波器濾除誤差信號中的交流分量，產(chǎn)生信號去控制VCO，強制VCO朝著減小相位/頻率誤差的方向改變其頻率，使輸入基準(zhǔn)信號和VCO輸出信號之間的任何頻率或相位差逐漸減小直至為0，這時我們就稱環(huán)路已被鎖定。環(huán)路鎖定后，鑒相器的兩個輸入信號的頻率相等，即：fo=Nfi(2)鎖相環(huán)工作原理相位比較器把輸入信號作為標(biāo)準(zhǔn)，將它的頻(3)捕捉帶與同步帶若環(huán)路原本處于失鎖狀態(tài)，由于環(huán)路的調(diào)節(jié)作用，最終進入鎖定狀態(tài)，這一過程，稱環(huán)路捕捉過程，環(huán)路能捕捉的最大起始頻差范圍稱捕捉帶或捕捉范圍若環(huán)路原本處于鎖定狀態(tài)，由于溫度或電源電壓的變化，使VCO輸出頻率變化，或者輸入信號頻率變化，通過環(huán)路自動相位控制作用，使VCO相位（頻率）不斷跟蹤輸入信號的相位（頻率），這個過程稱跟蹤過程，或同步過程，或保持過程。(3)捕捉帶與同步帶若環(huán)路原本處于失鎖狀態(tài)，由于環(huán)路的調(diào)節(jié)作設(shè)計舉例：設(shè)計任務(wù)：采用數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)產(chǎn)生一個與可變行頻同頻同步的鋸齒波電壓。已知：行同步信號是幅度為3.5V的負脈沖，其頻率變化為15.625~64kHz。設(shè)計要求：鋸齒波電壓的幅度范圍為0~5V,鋸齒波的線性度由于1%，鋸齒波的逆程時間小于0.5us行頻切換時，要求系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換時間小于0.5s在規(guī)定條件下，傳感器校準(zhǔn)曲線與擬合直線間的最大偏差（ΔYmax）與滿量程輸出（Y）的百分比，稱為線性度（線性度又稱為“非線性誤差”），

設(shè)計舉例：設(shè)計任務(wù)：在規(guī)定條件下，傳感器校準(zhǔn)曲線與擬合直線間系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖參數(shù)選擇D/A的位數(shù)D/A的位數(shù)決定鋸齒波的線性度。8位D/A的分辨率為1/(2n-1)=0.39,若其最大的線性誤差按1LSB計算，則其小于設(shè)計要求的1%，因此8位D/A即可滿足要求，則分頻器（計數(shù)器）的分頻系數(shù)N=256。參數(shù)選擇D/A的位數(shù)(2)系統(tǒng)的最高工作頻率輸入信號的最高行頻為64kHz,則壓控振蕩器的工作頻率是fo=256fi=16.384MHz,VCO、計數(shù)器、D/A的速度均應(yīng)達到此值。(3)環(huán)路的捕捉帶、同步帶及VCO的頻率變化范圍VCO輸出信號頻率范圍為256fi(4-16.384MHz),覆蓋系數(shù)fmax/fmin>4,需分頻段實現(xiàn)環(huán)路應(yīng)工作在快捕帶內(nèi)，以保證快速跟蹤，因此快捕帶△ωL

>16.384-4=12.384MHz。(4)鑒相器的工作頻率為15.625~16kHz(2)系統(tǒng)的最高工作頻率輸入信號的最高行頻為64kHz,器件型號選擇D/A變換器CA33388位20MHz電壓輸出型輸出電壓幅度可調(diào)器件型號選擇D/A變換器CA3338模擬電子系統(tǒng)設(shè)計完整版課件不同的VRng，頻率隨Vc的變化靈敏度不同，VRng越大，壓控靈敏度越高元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求；元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求；④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？若環(huán)路原本處于鎖定狀態(tài)，由于溫度或電源電壓的變化，使VCO輸出頻率變化，或者輸入信號頻率變化，通過環(huán)路自動相位控制作用，使VCO相位（頻率）不斷跟蹤輸入信號的相位（頻率），這個過程稱跟蹤過程，或同步過程，或保持過程。由輸出電壓由數(shù)碼管顯示，并“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓步進增減。濾波電容C1、C2容量的選取VCO輸出信號頻率范圍為256fi(4-16.VCO輸出信號頻率范圍為256fi(4-16.若環(huán)路原本處于鎖定狀態(tài)，由于溫度或電源電壓的變化，使VCO輸出頻率變化，或者輸入信號頻率變化，通過環(huán)路自動相位控制作用，使VCO相位（頻率）不斷跟蹤輸入信號的相位（頻率），這個過程稱跟蹤過程，或同步過程，或保持過程。(2)鎖相環(huán)工作原理參數(shù)計算時，同一個電路可能有幾組數(shù)據(jù)，注意選擇一組能完成電路設(shè)計所要求的功能、在實踐中真正可行的參數(shù)。方案設(shè)計與選擇必須優(yōu)先考慮以下問題(3)環(huán)路的捕捉帶、同步帶及VCO的頻率變化范圍方案論證要敢于探索，勇于創(chuàng)新，力爭做到設(shè)計方案合理、可靠、經(jīng)濟、功能齊全、技術(shù)先進。由低通濾波器濾除誤差信號中的交流分量，產(chǎn)生信號去控制VCO，強制VCO朝著減小相位/頻率誤差的方向改變其頻率，使輸入基準(zhǔn)信號和VCO輸出信號之間的任何頻率或相位差逐漸減小直至為0，這時我們就稱環(huán)路已被鎖定。Ct充電到2/3Vcc時，定時比較器翻轉(zhuǎn)，則由它的輸出電壓正比于兩個輸入信號之相位差D/A的位數(shù)決定鋸齒波的線性度。8V,可取比較器的比較電壓為5.若不一致，應(yīng)采用比例加法運算電路作信號變換(4)壓控振蕩器的頻率控制(2)鑒相器CD4046集成鎖相環(huán)，工作頻率小于1MHz，鑒相靈敏度Ad=Vdd/2π不同的VRng，頻率隨Vc的變化靈敏度不同，VRng越大CD4046的內(nèi)部結(jié)構(gòu)CD4046的內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作波形PDI為跳邊沿觸發(fā)工作波形PDI為跳邊沿觸發(fā)PDII為上升沿觸發(fā)PDII為上升沿觸發(fā)(3)VCO74LS124雙VCO最高頻率30MHz工作頻率由外接電容Cext決定兩個受控端，一個為頻率調(diào)節(jié)電壓Vreg和另一個為頻率控制電壓Vc,均可調(diào)節(jié)輸出信號頻率每個VCO有使能端，可以進行三態(tài)輸出控制(3)VCO74LS124雙VCO74LS124引腳分布74LS124引腳分布(4)分頻器(計數(shù)器)74LS161最高計數(shù)頻率25MHz(4)分頻器(計數(shù)器)74LS161最高計數(shù)頻率25MHz參數(shù)計算頻帶劃分鎖相環(huán)路的頻率覆蓋系數(shù)取決于VCO的頻率變化范圍參數(shù)計算頻帶劃分74LS124的工作頻率與外接電容成反比，近似公式為fo=5x10-4/Cextf-VRng

是負斜率的（VRng=2~4.5V）;f-Vc是正斜率的(Vc=1~5V)不同的VRng，頻率隨Vc的變化靈敏度不同，VRng越大，壓控靈敏度越高fvco的最大頻率變化范圍為0.5fo~1.12fo,覆蓋系數(shù)約為2.2474LS124的工作頻率與外接電容成反比，近似公式為fo=5令高頻段VCO的最高頻率

f1max=16.384MHzfo1=f1max/1.2=14.62MHz，f1min=0.5fo1

令低頻端VCO的最低頻率

f2min=4MHZfo2=f2min/0.5=8MHzf2max=1.12fo2=8.9MHzf2max>f1min滿足要求，實現(xiàn)了頻率覆蓋要求可得：Cext1=5x10-4/fo1=34pFCext2=5x10-4/fo2=62pF令高頻段VCO的最高頻率(2)波段切換(2)波段切換F/V變換器采用LM331滿量程頻率范圍1Hz~100kHz線性度±0.01%電源電壓3.9~40VF/V變換器采用LM331滿量程頻率范圍1Hz~100kH(3)系統(tǒng)模塊劃分:根據(jù)總體設(shè)計方案將系統(tǒng)劃分為若干個功能模塊，并確定各模塊間的接口參數(shù)。濾波電容C1、C2容量的選取(1)系統(tǒng)描述和分析

明確設(shè)計任務(wù)，認真分析設(shè)計要求，深入了解系統(tǒng)的功能、性能指標(biāo)和使用條件，完整、清晰地對系統(tǒng)的各項功能要求和技術(shù)性能指標(biāo)進行更具體、更詳細的描述，以作為系統(tǒng)設(shè)計的原始依據(jù)。(2)系統(tǒng)的最高工作頻率元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求；考慮到電網(wǎng)電壓可能有±10%的波動，為了可在最惡劣的條件下工作，可選副邊電壓為24V和9V。方案設(shè)計與選擇必須優(yōu)先考慮以下問題橋式整流下，電容充電時間為半個電源周期10ms,放電時間常數(shù)為RLC,8V,可取比較器的比較電壓為5.既要考慮模電自身的相互干擾，又要考慮數(shù)電（脈沖信號）對模電部分的干擾。根據(jù)設(shè)計任務(wù)、要求和條件，分折電路的總體功能，并將其分解成若干單元功能，形成總體設(shè)計方案，畫出總體設(shè)計原理框圖。(2)鎖相環(huán)工作原理(3)VCO74LS124LM331定時電容充放電波形在PLL中，壓控振蕩器實際上是把控制電壓轉(zhuǎn)換為相位。一般可選電容的放電時間常數(shù)為充電周期的3~5倍。(1)整流濾波電路及輔助電源Ct充電到2/3Vcc時，定時比較器翻轉(zhuǎn)，則由F/V變換器采用LM331環(huán)路應(yīng)工作在快捕帶內(nèi)，以保證快速跟蹤，因此快捕帶△ωL>16.元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求；設(shè)計時要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元器件，并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。LM331應(yīng)用電路(3)系統(tǒng)模塊劃分:根據(jù)總體設(shè)計方案將系統(tǒng)劃分為若干個功能LM331定時電容充放電波形LM331定時電容充放電波形LM331外接元件參數(shù)計算Ct充電到2/3Vcc時，定時比較器翻轉(zhuǎn)，則由可得Ct充電時間為

在輸入信號一個周期內(nèi)Ct必須充放電一次，則須滿足

fimax=64kHz,取Ct=2200pF,Rt=2kΩLM331外接元件參數(shù)計算Ct充電到2/3Vcc時，定時比根據(jù)輸入負脈沖幅度，確定7腳電平。當(dāng)行頻負脈沖到來時，為使輸入比較器翻轉(zhuǎn)，應(yīng)滿足

根據(jù)輸入負脈沖幅度，確定7腳電平。當(dāng)行頻負脈沖到來時，為使輸RS的推薦值為1kΩ與5kΩ電位器的串聯(lián)，其電流i=1.9/RS決定了輸出電壓的大小。RLCL決定了輸入信號頻率變化時輸出電壓隨之變化所需要的時間及輸出電壓的文博。與其它器件相比，帶有RLCL的LM331是低速器件，可認為系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換時間主要取決于它。要求行頻切換時系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時間小于0.5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.05s,則RL=51kΩ,CL為1uFRS的推薦值為1kΩ與5kΩ電位器的串聯(lián)，其電流i=1.9/比較器LM311電源電壓5-15V,響應(yīng)時間200ns。若設(shè)高低頻段的頻率分界點是30kHz,由F/V的變換曲線可知，f=30kHz時的輸出電平為5.8V,可取比較器的比較電壓為5.8V。比較器LM311電源電壓5-15V,(3)分頻器、鑒相器(3)分頻器、鑒相器在PLL中，壓控振蕩器實際上是把控制電壓轉(zhuǎn)換為相位。5s,可近似取RLCL為該時間的1/10，即0.④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？一般一個系統(tǒng)有多個設(shè)計方案，設(shè)計者應(yīng)仔細分析、比較各方案的優(yōu)缺點，擇優(yōu)選用。根據(jù)其用途分別進行選擇。要注意，各單元電路間的相互配合，盡量減少元器件的數(shù)量、類型、電平轉(zhuǎn)換和接口電路，以使電路簡單可靠。⑤時間的可行性：研制周期多長？它的輸出電壓正比于兩個輸入信號之相位差輸入信號的最高行頻為64kHz,則壓控振蕩器的工作頻率是fo=256fi=16.5V的負脈沖，其頻率變化為15.電容兩端的最大電壓為變壓器副邊電壓的1.環(huán)路應(yīng)工作在快捕帶內(nèi)，以保證快速跟蹤，因此快捕帶△ωL>16.①原理的可行性：解決一個間題，可能有許多種方法，但有的方法是不能達到設(shè)計要求的④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？VCO輸出信號頻率范圍為256fi(4-16.④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？電源變壓器副邊電壓一般推薦為整流輸出電壓的0.根據(jù)其用途分別進行選擇。④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？(2)vc隨（fvc0/N-fi）的變化趨勢與VC對頻率的控制趨勢一致，以使VCO的輸出頻率接近行頻，并使相位差逐步減小。CD4046的鑒相器II是上升沿觸發(fā)的相位比較器，直接將Q7送至鑒相器比較，會使輸出與行同步信號相位相差180度，應(yīng)將Q7取反后再送入方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。CD4046的鑒相器II是上升沿觸發(fā)的相位比較器，直接將Q7送至鑒相器比較，會使輸出與行同步信號相位相差180度，應(yīng)將Q7取反后再送入在PLL中，壓控振蕩器實際上是把控制電壓轉(zhuǎn)換為相位。CD40模擬電子系統(tǒng)設(shè)計完整版課件(4)壓控振蕩器的頻率控制VCO的頻率控制電壓Vc來自鑒相器4046的輸出輸出的誤差電壓vc,Vc與vc應(yīng)保證

(1)相同的電平變化范圍

(2)vc隨（fvc0/N-fi）的變化趨勢與VC對頻率的控制趨勢一致，以使VCO的輸出頻率接近行頻，并使相位差逐步減小。(4)壓控振蕩器的頻率控制VCO的頻率控制電壓Vc來自鑒相模擬電子系統(tǒng)設(shè)計完整版課件當(dāng)輸入行頻信號變化時，為使VCO得輸出頻率快速鎖定于輸入信號頻率，應(yīng)使頻率調(diào)節(jié)電壓VRng不接固定電壓，而是以與行頻大小成比例變化的電壓，以進行頻率粗調(diào)，然后由VC細調(diào)頻率。應(yīng)保證V/F變換器的變換特性和VRng對VCO輸出信號頻率的控制特性相一致。若不一致，應(yīng)采用比例加法運算電路作信號變換當(dāng)輸入行頻信號變化時，為使VCO得輸出頻率快速鎖定于輸入信號模擬電子系統(tǒng)設(shè)計完整版課件(5)D/A變換器CA3338(5)D/A變換器CA3338例：數(shù)控串聯(lián)穩(wěn)壓電源1.設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個輸出可調(diào)的數(shù)控電壓源，并由數(shù)碼管顯示輸出，具體要求為：輸出電壓2~20V之間，調(diào)節(jié)單位0.1V電壓穩(wěn)定度小于0.2%，紋波電壓小于10mV輸出電流1A由輸出電壓由數(shù)碼管顯示，并“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓步進增減。例：數(shù)控串聯(lián)穩(wěn)壓電源1.設(shè)計任務(wù)2.方案設(shè)計輸出電流1.5A輸出電壓范圍1.5-37V可調(diào)內(nèi)有過熱過流保護2.方案設(shè)計輸出電流1.5A系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3、主要參數(shù)選擇和方案實現(xiàn)(1)整流濾波電路及輔助電源3、主要參數(shù)選擇和方案實現(xiàn)(1)整流濾波電路及輔助電源變壓器副邊電壓的確定7805要求的輸入電壓為9V,W117的輸入電壓為25V。電源變壓器副邊電壓一般推薦為整流輸出電壓的0.8倍；實際上此電壓與濾波電容容量，直流輸出電流大小及電網(wǎng)波動大小等有關(guān)。考慮到電網(wǎng)電壓可能有±10%的波動，為了可在最惡劣的條件下工作，可選副邊電壓為24V和9V。變壓器副邊電壓的確定7805要求的輸入電壓為9V,W117的(5)D/A變換器CA3338可以通過查找資料，尋找現(xiàn)成的電路，或者相近電路，再調(diào)整電路參數(shù)。④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？④設(shè)計、制作的可行性：難度如何，如何積累？若設(shè)高低頻段的頻率分界點是30kHz,由F/V的變換曲線可知，f=30kHz時的輸出電平為5.根據(jù)輸入負脈沖幅度，確定7腳電平。2%，紋波電壓小于10mV考慮到電網(wǎng)電壓可能有10%的波動，常取耐壓為變壓器副邊電壓的1.39,若其最大的線性誤差按1LSB計算，則其小于設(shè)計要求的1%，因此8位D/A即可滿足要求，則分頻器（計數(shù)器）的分頻系數(shù)N=256。PDI為跳邊沿觸發(fā)(1)相同的電平變化范圍方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后，緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。fo1=f1max/1.設(shè)計一個輸出可調(diào)的數(shù)控電壓源，并由數(shù)碼管顯示輸出，具體要求為：(3)環(huán)