高頻電子線路-10

第十章反饋控制電路

第三節(jié)頻率合成器本章教學(xué)主要內(nèi)容：一．了解反饋控制電路的三種基本形式及工作原理。二．掌握鎖相環(huán)路的系統(tǒng)組成、電路模型、環(huán)路方程和工作原理。三．掌握環(huán)路跟蹤特性的分析方法和結(jié)論。四．了解集成鎖相環(huán)路的電路原理及其應(yīng)用。五．掌握頻率合成器的概念、電路組成、工作原理和性能指標(biāo)。六．了解DDS頻率合成器的工作原理和性能特點(diǎn)。本章教學(xué)基本要求：第一節(jié)概述第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）第一節(jié)概述（三）組成：反饋控制電路可以看成由被控對(duì)象和反饋控制器兩部分組成的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，為系統(tǒng)的輸出量，為系統(tǒng)的輸入量，是反饋控制器的比較標(biāo)準(zhǔn)。圖10-1反饋控制電路的組成方框圖（四）根據(jù)實(shí)際需要，每個(gè)反饋控制電路的之間都具有確定的關(guān)系，。若這一關(guān)系受到破壞，則反饋控制器能夠檢測(cè)出輸出量與輸入量的關(guān)系偏離的程度，產(chǎn)生相應(yīng)的誤差量，加到被控對(duì)象上對(duì)輸出量進(jìn)行調(diào)整，使的關(guān)系接近或恢復(fù)到預(yù)定的關(guān)系。一、反饋控制電路的基本概念（一）目的：為了提高通信系統(tǒng)的技術(shù)性能，或者實(shí)現(xiàn)某些特殊的高指標(biāo)要求，廣泛采用各種類(lèi)型的反饋控制電路。（二）分類(lèi)：通信系統(tǒng)中常用的有自動(dòng)振幅控制，自動(dòng)頻率控制和自動(dòng)相位控制。二、自動(dòng)振幅控制電路（二）自動(dòng)振幅控制電路的被控量是電壓振幅，被控制對(duì)象是可控增益放大器。在反饋控制器中必須進(jìn)行振幅比較，利用誤差量去對(duì)輸出振幅進(jìn)行調(diào)整。圖10-2自動(dòng)增益控制方框圖（三）由于被控對(duì)象是可控增益放大器，通常稱(chēng)為自動(dòng)增益控制電路。放大器的輸入量（不是控制環(huán)路的輸入量）與輸出量的關(guān)系是其中，是可控增益放大器在誤差電壓控制下的放大倍數(shù)。（四）控制環(huán)路輸入量為，輸出量為。（一）用途：主要用于接收機(jī)中，使整機(jī)在輸入振幅變化時(shí)，保持輸出電壓振幅不變。第一節(jié)概述三．自動(dòng)頻率控制電路

（二）自動(dòng)頻率控制電路的被控量是頻率，被控對(duì)象是壓控振蕩器（VCO）。在反饋控制器中必須對(duì)振蕩頻率進(jìn)行比較，利用誤差量對(duì)VCO的輸出頻率進(jìn)行調(diào)整。（三）壓控振蕩器輸出電壓的頻率受控制，而是壓控振蕩器的輸出頻率與比較標(biāo)準(zhǔn)頻率經(jīng)鑒頻器比較產(chǎn)生誤差電壓經(jīng)放大后得到的控制電壓。（四）控制環(huán)路的輸入量為，輸出量為。圖10-3自動(dòng)頻率控制方框圖

（一）用途：主要用于電子設(shè)備中保證振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定。第一節(jié)概述（一）用途：在通信系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)頻率合成、頻率跟蹤等許多功能。四．自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）（三）壓控振蕩器輸出電壓的相位受的控利。而是壓控振蕩器的輸出相位與環(huán)路輸入相位經(jīng)鑒相器產(chǎn)生誤差電壓經(jīng)環(huán)路濾波器后得到的控制電壓。（二）鎖相環(huán)路的被控量是相位，被控對(duì)象是壓控振蕩器（VCO）。在反饋控制器中對(duì)振蕩相位進(jìn)行比較，利用誤差量對(duì)VCO的輸出相位進(jìn)行調(diào)整。（四）控制環(huán)路的輸入量為，輸出量為圖10-4自動(dòng)相位控制方框圖第一節(jié)概述第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

1、功能：比較輸入信號(hào)的相位和VCO輸出信號(hào)的相位，其輸出電壓與兩個(gè)信號(hào)的相位差成正比。一、鎖相環(huán)路的基本原理圖10-5等效鑒相器3、鑒相特性其中，是環(huán)路輸入電壓；是壓控振蕩器輸出電壓反饋給鑒相器的輸入電壓。由于要比較兩電壓的相位，需要取一個(gè)相同的參考相位。以時(shí)，壓控振蕩器的振蕩頻率確定的相位為參考相位，則式中，稱(chēng)為輸入信號(hào)以相位為參考的瞬時(shí)相位。（一）鑒相器及其相位模型2、實(shí)現(xiàn)電路：模擬乘法器設(shè)鑒相器的輸入信號(hào)電壓分別為經(jīng)相乘器，其輸出電壓為式中，為乘積系數(shù)，單位。由于環(huán)路中有環(huán)路濾波器，只允許低頻分量通過(guò)。高頻分量在環(huán)路中不起作用，可認(rèn)為乘法器輸出只有低頻分量，則令為鑒相器的最大輸出電壓，為鑒相器輸入信號(hào)的瞬時(shí)相位差。則即乘法器作為鑒相器的鑒相特性是正弦特性。圖10-6鑒相特性曲線第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

4、鑒相器的相位模型

圖10-7鑒相器的相位模型第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

（二）壓控振蕩器（VCO）及其相位模型

1、功能：它是一種電壓—頻率變換器，振蕩頻率受電壓的控制2、壓控振蕩器的頻率與電壓關(guān)系圖10-8壓控振蕩器調(diào)頻特性圖10-8是VCO的頻率與電壓關(guān)系特性。在一定范圍內(nèi)，與可認(rèn)為是線性關(guān)系。式中，是時(shí)，壓控振蕩器的固有振蕩頻率。是壓控振蕩器調(diào)頻特性的斜率，即單位控制電壓產(chǎn)生的角頻率變化的大小，也稱(chēng)壓控靈敏度。第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

3、壓控振蕩器輸出電壓相位與控制電壓的關(guān)系。而以為參考相位的輸出瞬時(shí)相位為4．壓控振蕩器的相位模型即正比于控制電壓的積分。說(shuō)明壓控振蕩器在鎖相環(huán)路中的作用是積分環(huán)節(jié)。用微分算子表示，可得圖10-9壓控振蕩器的相位模型壓控振蕩器輸出電壓的瞬時(shí)總相位為第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

3、RC濾波器的傳輸函數(shù)。圖10-10

RC濾波器（三）環(huán)路濾波器及其相位模型

1、功能：環(huán)路濾波器是低通濾波器，濾除鑒相器輸出的高頻部分，并抑制噪聲，提高環(huán)路的穩(wěn)定性。

2、電路形式：常用有RC濾波器、無(wú)源比例積分濾波器和有源比例積分濾波器。第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

4、無(wú)源比例積分濾波器的傳輸函數(shù)圖10-11無(wú)源比例積分濾波器式中，5、有源比例積分濾波器的傳輸函數(shù)圖10-12有源比例積分濾波器第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

設(shè)運(yùn)算放大器的差模輸入電阻，則式中，6、環(huán)路濾波器輸出與輸入的關(guān)系7、環(huán)路濾波器的數(shù)學(xué)模型圖10-13環(huán)路濾波器數(shù)學(xué)模型（四）鎖相環(huán)路的相位模型和基本方程1、鎖相環(huán)路的相位模型第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

圖10-14鎖相環(huán)路的相位模型2、鎖相環(huán)路的基本方程（相位控制方程）（1）是鑒相器的輸入信號(hào)與VCO輸出信號(hào)之間的瞬時(shí)相位差；（2）是控制相位差。它是通過(guò)閉環(huán)逐級(jí)處理得到的相位控制量；（3）相位控制方程描述了環(huán)路相位的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，即任何時(shí)刻，環(huán)路的瞬時(shí)相位差和控制相位差的代數(shù)和等于輸入信號(hào)以相位為參考的瞬時(shí)相位。

第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

3、鎖相環(huán)路的頻率動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系將相位控制方程對(duì)時(shí)間微分可得頻率動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。因?yàn)?，可得也可改?xiě)為（1）是壓控振蕩器的振蕩角頻率偏離輸入信號(hào)的角頻率的數(shù)值，稱(chēng)為瞬時(shí)角頻差；（2）是壓控振蕩器在控制電壓作用下的振蕩角頻率偏離的數(shù)值，稱(chēng)為控制角頻差；（3）是輸入信號(hào)角頻率偏離的數(shù)值，稱(chēng)為輸入固有角頻差；（4）環(huán)路閉合后的任何時(shí)刻，瞬時(shí)角頻差和控制角頻差的代數(shù)和恒等于輸入固有角頻差。第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

二、環(huán)路“鎖定”的基本概念

（一）環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)的過(guò)程

當(dāng)環(huán)路輸入一個(gè)頻率和相位不變的信號(hào)時(shí)，根據(jù)以為參考相位可得根據(jù)環(huán)路方程可得

1、當(dāng)環(huán)路閉合瞬間，則，無(wú)控制角頻差，此時(shí)環(huán)路的瞬時(shí)角頻差等于輸入固有角頻差。

2、隨著時(shí)間的增加，有控制電壓產(chǎn)生,控制角頻差就產(chǎn)生。隨著控制角頻差的增大，瞬時(shí)角頻差就減小，二者之和等于輸入固有角頻差。

3、當(dāng)控制角頻差隨著時(shí)間的增加到等于輸入固有角頻差時(shí)，瞬時(shí)角頻差為零，即。這時(shí)是一固定值，不隨時(shí)間變化。若能一直保持下去，則認(rèn)為進(jìn)入鎖定狀態(tài)。第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

（二）環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)的特點(diǎn)

1、壓控振蕩器輸出電壓的角頻率等于輸入信號(hào)角頻率，即無(wú)剩余頻差，。

2、環(huán)路鎖定后，壓控振蕩器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間只存在一個(gè)固定的穩(wěn)態(tài)相位差，即剩余相位差為一固定值。3、環(huán)路處于鎖定狀態(tài)時(shí)，鑒相器的輸出電壓為直流4、環(huán)路處于鎖定狀態(tài)時(shí)，因?yàn)闉橹绷?，則式中，為環(huán)路的直流總增益，單位。第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

三、鎖相環(huán)路跟蹤特性

鎖相環(huán)路鎖定后，若輸入信號(hào)的頻率或相位發(fā)生變化，環(huán)路通過(guò)閉環(huán)調(diào)節(jié)，來(lái)維持鎖定狀態(tài)的過(guò)程稱(chēng)跟蹤。跟蹤性能是表示環(huán)路跟隨輸入信號(hào)頻率或相位變化的能力。分析跟蹤特性的依據(jù)是環(huán)路的開(kāi)環(huán)、閉環(huán)及誤差傳遞函數(shù)。1、開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)開(kāi)環(huán)條件下，壓控振蕩器輸出端得到的與誤差相位之比。2、閉環(huán)傳遞函數(shù)閉環(huán)條件下，壓控振蕩器輸出信號(hào)相位與輸入信號(hào)相位之比。3、誤差傳遞函數(shù)鎖相環(huán)路是相位傳輸系統(tǒng)，傳輸函數(shù)中的S表示輸入輸出信號(hào)相位變化的頻率，而不是輸入輸出信號(hào)的載頻。（一）什么是跟蹤特性？（二）環(huán)路的傳遞函數(shù)第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

（三）衡量鎖相環(huán)路跟蹤性能好壞的指標(biāo)是跟蹤相位誤差，即相位誤差函數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。1、瞬態(tài)響應(yīng)描述跟蹤速度的快慢及跟蹤過(guò)程中的相位誤差波動(dòng)的大小。（四）瞬態(tài)相位誤差1、線性跟蹤過(guò)程的瞬態(tài)誤差求解步驟（1）求出輸入信號(hào)的拉氏變換；（2）用求得環(huán)路相差的拉氏變換；（3）將進(jìn)行拉氏反變換求得，則可求得瞬態(tài)誤差隨時(shí)間變化規(guī)律。

2、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是當(dāng)時(shí)的相位差，表征系統(tǒng)的跟蹤精度。第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

2、瞬態(tài)誤差分析（1）輸入信號(hào)的頻率在時(shí)，有一階躍變化，其輸入相位變化為。其拉氏變換為（2）對(duì)于環(huán)路濾波器為理想積分濾波器時(shí)，其環(huán)路的，則（3）求的拉氏反變換其特性曲線如圖10-15圖10-15理想二階環(huán)頻率階躍瞬態(tài)相位誤差以理想二階環(huán)對(duì)于頻率躍變信號(hào)為例進(jìn)行分析第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

3、結(jié)論（1）鎖相環(huán)路的瞬態(tài)過(guò)程的性質(zhì)由環(huán)路阻尼系數(shù)決定。（五）穩(wěn)態(tài)相位誤差

1、穩(wěn)態(tài)相位誤差是描述環(huán)路最終能否跟蹤輸入信號(hào)的相位變化及跟蹤精度與環(huán)路參數(shù)之間的關(guān)系。2、穩(wěn)態(tài)相位差的求解（1）從的表示式，令即可求出（5）環(huán)路在達(dá)到穩(wěn)定前，相位誤差在穩(wěn)定值上下擺動(dòng)，在變化過(guò)程中最大的瞬態(tài)相位誤差稱(chēng)為過(guò)沖量。過(guò)沖量不能太大，否則環(huán)路將趨于不穩(wěn)定。越小，過(guò)沖量越大，環(huán)路穩(wěn)定性差。兼顧小的穩(wěn)態(tài)相位誤差和小的過(guò)沖量，一般選0.707比較合適。（4）當(dāng)時(shí)，環(huán)路處于臨界阻尼狀態(tài)，其瞬態(tài)過(guò)程沒(méi)有振蕩。（3）當(dāng)時(shí)，瞬態(tài)過(guò)程按指數(shù)衰減，有可能有過(guò)沖，但不會(huì)在穩(wěn)態(tài)值附近多次擺動(dòng)，環(huán)路處于過(guò)阻尼狀態(tài)。（2）當(dāng)時(shí)，瞬態(tài)過(guò)程是衰減振蕩，環(huán)路處于欠阻尼狀態(tài)。（2）利用拉氏變換的終值定理，直接從求出第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

3．結(jié)論（1）同環(huán)路對(duì)不同輸入的跟蹤能力不同，意味著環(huán)路不能跟蹤。（4）I型環(huán)跟蹤輸入相位階躍無(wú)穩(wěn)態(tài)相差，跟蹤頻率階躍有固定的穩(wěn)態(tài)相差，不能跟蹤頻率斜升。Ⅱ型環(huán)跟蹤相位躍變和頻率階躍均無(wú)穩(wěn)態(tài)相差，跟蹤頻率斜升有固定的穩(wěn)態(tài)相差。Ⅲ型環(huán)跟蹤相位階躍、頻率階躍和頻率斜升均無(wú)穩(wěn)態(tài)相差。（3）對(duì)于二階環(huán)，同一輸入的跟蹤能力與環(huán)路的“型”有關(guān)?！靶汀痹礁吒櫨仍礁摺＃?）同一輸入，采用不同的環(huán)路濾波器的環(huán)路的跟蹤性能不同。環(huán)路濾波器對(duì)改善環(huán)路性能的作用很大。第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

（六）鎖相環(huán)路的頻率特性。圖10-16閉環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性

2、通常用閉環(huán)傳遞函數(shù)的頻率特性（幅頻特性、相頻特性）來(lái)描述鎖相環(huán)的頻率特性。

1、鎖相環(huán)路的頻率特性是當(dāng)輸入信號(hào)的相角變化頻率不同時(shí)，輸出和輸入相位間的振幅和相位關(guān)系。第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

圖10-17理想積分濾波器的二階環(huán)路的幅頻特性3、對(duì)于理想積分濾波器的二階環(huán)路的頻率特性可得圖10-17給出了不同的值時(shí)，與的關(guān)系曲線。它具有低通濾波特性。越小，低通特性的峰起越嚴(yán)重，截止速度越快。而越大，低通特性越平坦，但衰減變慢。令，可得此低通特性的帶寬可見(jiàn)，帶寬與有關(guān)。第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

四、鎖相環(huán)路的應(yīng)用

（一）鎖相環(huán)路的主要特點(diǎn)（二）鎖相環(huán)路的應(yīng)用舉例1、鎖相倍頻電路特點(diǎn)：輸出信號(hào)頻率；頻率純度高。1、良好的跟蹤特性2、良好的窄帶濾波特性3、鎖定狀態(tài)無(wú)剩余頻差4、易于集成化第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

2、鎖相分頻電路圖10-19鎖相分頻電路方框圖3、鎖相混頻電路圖10-20鎖相混頻電路方框圖特點(diǎn)：第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

4、鎖相調(diào)頻電路特點(diǎn)：環(huán)路濾波器為窄帶，保證載波頻率穩(wěn)定度高。調(diào)制信號(hào)頻譜處于濾波器帶寬之外，環(huán)路對(duì)調(diào)制信號(hào)的頻率變化不起控制作用。圖10-21鎖相調(diào)頻電路方框圖5、鎖相調(diào)頻解調(diào)電路圖10-21鎖相調(diào)頻解調(diào)電路方框圖特點(diǎn)：環(huán)路濾波器為寬帶，使VCO的輸出電壓的頻率能跟蹤輸入信號(hào)的頻率變化。第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

6、鎖相調(diào)相解調(diào)電路圖10-22鎖相調(diào)相解調(diào)電路方框圖特點(diǎn)：環(huán)路濾波器為窄帶，壓控振蕩器只跟蹤調(diào)相信號(hào)的載頻。第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

7、窄帶跟蹤接收機(jī)（鎖相接收機(jī)）特點(diǎn)：圖10-23窄帶跟蹤接收機(jī)方框圖（1）環(huán)路濾波器為窄帶，VCO輸出頻率是接收機(jī)的本振頻率，比接收的調(diào)頻信號(hào)的載頻高一個(gè)中頻。本振頻率跟蹤載頻變化，始終高一個(gè)中頻。（3）由于帶寬窄，環(huán)路的捕捉帶小，需增加頻率捕捉電路。（2）由于帶寬窄，提高了接收機(jī)的信噪比，靈敏度高。第二節(jié)自動(dòng)相位控制電路（鎖相環(huán)路）

第三節(jié)頻率合成器一、頻率合成器的分類(lèi)及主要技術(shù)指標(biāo)

（一）什么是頻率合成？1、工作頻率范圍2、頻率間隔3、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間4、頻率穩(wěn)定度與準(zhǔn)確度5、頻譜純度（三）主要技術(shù)指標(biāo)可分為直接頻率合成器、鎖相頻率合成器和直接數(shù)字頻率合成器。（二）分類(lèi)頻率合成是利用一個(gè)（或幾個(gè)）高準(zhǔn)確度和高穩(wěn)定度的基準(zhǔn)頻率，通過(guò)一定的變換與處理后，形成一系列等間隔的離散頻率。這些離散頻率的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度都與基準(zhǔn)頻率相同，而且能在很短的時(shí)間內(nèi)，由某一頻率切換到另一頻率。二、直接頻率合成器（一）直接頻率合成的基本原理（二）一個(gè)基準(zhǔn)源的直接頻率合成器

圖10-24直接式頻率合成器之一1、圖10-24是直接頻率合成器的基本組成。2、基準(zhǔn)頻率由晶體振蕩器提供。3、輸出頻率采用一個(gè)或多個(gè)不同頻率的晶體振蕩器作為基準(zhǔn)信號(hào)源，經(jīng)過(guò)具有加、減、乘、除四則運(yùn)算功能的混頻器、倍頻器、分頻器和具有選頻功能的濾波器的不同組合來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率合成。第三節(jié)頻率合成器（三）由諧波發(fā)生器提供基準(zhǔn)頻率的直接頻率合成器1、晶振通過(guò)分頻和諧波發(fā)生器產(chǎn)生0~9MHz的10個(gè)基準(zhǔn)頻率。2、是單刀10擲開(kāi)關(guān)，各有10個(gè)結(jié)點(diǎn)，分別接到諧波發(fā)生器的10個(gè)輸出端上。3、改變的位置可以得到。輸出頻率范圍為10.0~99.9MHz，頻率間隔為100KHz。圖10-25直接式頻率合成器之二（四）直接式頻率合成器的優(yōu)缺點(diǎn)1、直接頻率合成器的優(yōu)點(diǎn)是頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間較短，能產(chǎn)生任意小的頻率間隔。

2、缺點(diǎn)是頻率范圍有限，離散頻率點(diǎn)不能太多。采用大量倍頻、分頻和混頻器，使輸出的寄生頻率成分和相位噪聲加大，而且體積大、成本高。第三節(jié)頻率合成器三、鎖相頻率合成器

（一）鎖相頻率合成器的基本組成與特點(diǎn)（二）典型的鎖相頻率合成器圖10-26典型的鎖相頻率合成器原理框圖

2、系統(tǒng)簡(jiǎn)單，輸出頻率頻譜純度高，能得到大量離散頻率，且有多種大規(guī)模集成鎖相頻率合成器的成品可供選用。1、鎖相頻率合成器是由基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生器和鎖相環(huán)路（含分頻器）兩部分組成。第三節(jié)頻率合成器1、基準(zhǔn)頻率產(chǎn)生器產(chǎn)生的送給鑒相器作為參考輸入頻率。

2、壓控振蕩器的輸出信號(hào)先通過(guò)程序分頻器進(jìn)行N次分頻后，再送給鑒相器與參考輸入信號(hào)進(jìn)行相位比較。3、環(huán)路鎖定后，輸出頻率

4、分頻比N由輸入的數(shù)字信號(hào)控制?？梢圆捎貌⑿休斎搿⒋休斎牒退奈粩?shù)據(jù)總線輸入之一的數(shù)字信號(hào)控制方式。

5、圖10-27是利用中規(guī)模鎖相頻率合成器MC145106與低通濾波器、壓控振蕩器組成的頻率合成器。圖10-27MC145106組成頻率合成器第三節(jié)頻率合成器（1）10.24MHz的晶體與片內(nèi)的反相放大器組成電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩頻率為10.24MHz，送給參考分頻器。（2）參考分頻器由一個(gè)÷2電路和電路組成，由FS（6）端控制。若FS=“1”，參考分頻比為，則。若FS=“0”，參考分頻比為，則。本電路的FS=“0”，故。（3）程序分頻器（÷N計(jì)數(shù)器）輸入端2連接到VCO的輸出端。分頻比是由9位二進(jìn)制輸入來(lái)控制，其分頻比N=3~511。輸入懸空時(shí)，為邏輯“0”，接高電平時(shí)，為邏輯“1”。本電路，即15KHz~2555KHz，頻率間隔為5KHz。（4）此電路的缺點(diǎn)是輸出信號(hào)頻率受程序分頻器上限工作頻率的限制，不能做得很高。第三節(jié)頻率合成器（三）帶高速前置分頻器的鎖相頻率合成器。

圖10-28具有高速前置分頻器的頻率合成器

1、采用上限頻率高的高速前置分頻器M，可以降低程序分頻器的工作頻率M倍，能解決程序分頻器上限頻率不高的矛盾。

2、壓控振蕩器的輸出信號(hào)頻率。由于M是一固定值，則頻率間隔為，比沒(méi)有前置分頻器的要大M倍。（四）雙模前置分頻鎖相頻率合成器圖10-29吞脈沖可變分頻器原理圖

1、為解決高的VCO輸出頻率和低速程序分頻器的矛盾，并保證合適的頻率間隔，可采用雙模前置分頻器的鎖相頻率合成器，又稱(chēng)吞脈沖鎖相頻率合成器。第三節(jié)頻率合成器2、吞脈沖可變分頻器（1）雙模前置分頻鎖相頻率合成器的分頻器是由高速雙模前置分頻器（÷p/p+1）、吞脈沖計(jì)數(shù)器A，程序計(jì)數(shù)器N和模式控制邏輯電路組成。

（2）÷A計(jì)數(shù)器和÷N計(jì)數(shù)器均為減法計(jì)數(shù)器。（3）雙模前置分頻的分頻比受控制邏輯電路換模信號(hào)MC控制，MC為低電平“0”，分頻比為P+1。MC為高電平“1”，分頻比為P。（4）工作過(guò)程：先預(yù)置A計(jì)數(shù)器為A，N計(jì)數(shù)器為N。起始MC為“0”，雙模分頻器分頻比為P+1。此時(shí)每輸入（P+1）個(gè)VCO脈沖，雙模分頻器輸出一個(gè)脈沖，該脈沖同時(shí)送到A計(jì)數(shù)器和N計(jì)數(shù)器進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。當(dāng)雙模分頻器輸出A個(gè)脈沖，也就是VCO輸出（P+1）A個(gè)脈沖時(shí)，A計(jì)數(shù)器為0，由控制邏輯產(chǎn)生MC為“1”，使雙模分頻器分頻比為P。VCO繼續(xù)給雙模分頻器輸入脈沖時(shí)，A計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，N計(jì)數(shù)器繼續(xù)從（N-A）進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。當(dāng)VCO再送給雙模分頻器（N-A）P個(gè)脈沖后，N計(jì)數(shù)器為0。這時(shí)N計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一輸出脈沖給鑒相器進(jìn)行鑒相，與此同時(shí)控制邏輯MC變?yōu)椤?”，又開(kāi)始新的工作周期。5、總分頻比NT6、用于鎖相環(huán)路中，VCO輸出頻率為注意：N計(jì)數(shù)器的預(yù)置N必須大于A計(jì)數(shù)器預(yù)置A。第三節(jié)頻率合成器四、直接數(shù)字頻率合成器（DDS）

（一）什么是直接數(shù)字頻率合成？（二）組成

圖10-30DDS的組成框圖

DDS是由相位累加器（N位全加器和N位寄存器組成）、波形存儲(chǔ)器（ROM）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A）、低通濾波器和參