鎖相環(huán)典型應用

鎖相環(huán)典型應用第一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四2、鎖相分頻：

在鎖相環(huán)路中插入倍頻器就可構(gòu)成鎖相分頻電路。如下圖所示：ωi(t)PDLFVCOvi(t)vo(t)ωo(t)Nωo(t)當環(huán)路鎖定時：式中N為倍頻器的倍頻次數(shù)。繼續(xù)休息1休息2返回第二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四3、鎖相混頻器

設(shè)混頻器的本振信號頻率為ωL

，在ωL>ωo時混頻器的輸出頻率為（ωL-ωo），經(jīng)差頻放大器后加到鑒相器上。當環(huán)路鎖定時繼續(xù)ωo(t)ωi(t)ωL(t)

PDLFVCOvi(t)vo(t)|ωL(t)-ωo(t)|

混頻差頻放大休息1休息2返回第三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四4、頻率合成器

頻率合成器是利用一個標準信號源的頻率來產(chǎn)生一系列所需頻率的技術(shù)。鎖相環(huán)路加上一些輔助電路后，就能容易地對一個標準頻率進行加、減、乘、除運算而產(chǎn)生所需的頻率信號，且合成后的信號頻率與標準信號頻率具有相同的長期頻率穩(wěn)定度及具有較好的頻率純度，如果結(jié)合單片微機技術(shù)，可實現(xiàn)自動選頻和頻率掃描。鎖相式單環(huán)頻率合成器基本組成如下圖所示：當環(huán)路鎖定后，鑒相器兩路輸入頻率相等即：當N改變時，輸出信號頻率相應為fi

的整數(shù)倍變化。PDLFVCOvi(t)vo(t)fi(t)fo(t)fo(t)/N晶振fi(t)/M繼續(xù)休息1休息2返回第四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四

環(huán)C例：下圖為三環(huán)式頻率合成器方框圖已知：求輸出信號頻率范圍及頻率間隔環(huán)A環(huán)BPDLFVCOfi(t)fA(t)fA(t)/NAPDLFVCOfi(t)fB(t)fA(t)/NBPDLFVCO混頻

帶通fo(t)fc(t)fo-fB繼續(xù)休息1休息2返回第五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四解：∵而而環(huán)路C為混頻環(huán)，即當環(huán)路鎖定時：∴有∴當NA=300，NB=351時，當NA=301，NB=351時，因此頻率間隔：PDLFVCOfi(t)fA(t)fA(t)/NAPDLFVCOfi(t)fB(t)fB(t)/NBPDLFVCO混頻帶通fo(t)fc(t)fo-fB而當=399，=397時輸出頻率最高。所以，合成器的頻率范圍為：（35.4—40.099）MHz繼續(xù)休息1休息2返回第六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四5、鎖相環(huán)調(diào)頻電路

普通的直接調(diào)頻電路中，振蕩器的中心頻率穩(wěn)定度較差，而鎖相調(diào)頻電路能得到中心頻率穩(wěn)定度很高的調(diào)頻信號,鎖相環(huán)調(diào)頻電路如下圖所示。環(huán)路濾波器的帶寬必須很窄，截至頻率應小于調(diào)制信號的頻率。fi(t)晶振PDLFVCOfo(t)調(diào)頻波fΩ(t)調(diào)制信號+

當調(diào)制信號為鋸齒波時，可輸出掃頻信號。當調(diào)制信號為數(shù)字脈沖時，可產(chǎn)生移頻鍵控調(diào)制（FSK信號）

調(diào)制信號作為VCO控制電壓的一部分使其頻率產(chǎn)生相應的變化，由此在輸出端得到已調(diào)頻信號。繼續(xù)休息1休息2返回第七頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四6、鎖相解調(diào)電路(1)、調(diào)頻波解調(diào)下圖是用鎖相環(huán)實現(xiàn)調(diào)頻波解調(diào)的原理框圖。

如果將環(huán)路的頻帶設(shè)計的足夠?qū)?，使環(huán)路捕捉帶大于調(diào)頻波的最大頻偏，利用鎖相環(huán)的跟蹤特性，可以使VCO的振蕩頻率跟蹤輸入調(diào)頻波的瞬時頻率。如果VCO的電壓-頻率特性是線形的，則加到VCO的控制電壓的變化規(guī)律必與調(diào)頻波的瞬時頻率變化規(guī)律相同，因此在LF的輸出端可獲得不失真的解調(diào)輸出。調(diào)頻波鎖相解調(diào)的優(yōu)點是解調(diào)門限值比普通鑒相器低4—5dB。PDLFVCOVFM(t)調(diào)頻波VΩ(t)調(diào)制信號繼續(xù)休息1休息2返回第八頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四(2)、AM信號的同步檢波下圖是用鎖相環(huán)實現(xiàn)AM信號同步檢波的原理框圖。PDLFVCOVAM(t)調(diào)幅波VΩ(t)調(diào)制信號π/2移項同步檢波

當環(huán)路工作在載波跟蹤狀態(tài)時，VCO輸出頻率與環(huán)路輸入已調(diào)信號的載波相同，但存在π/2的固定相移。

因此，經(jīng)過π/2移項后變成與輸入已調(diào)信號的載頻相同的信號。將它與輸入已調(diào)信號共同加到同步檢波器就能得到解調(diào)信號輸出。繼續(xù)返回第九頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四BG322、X38、CD4046、MC1404b。§5.3單片集成鎖相環(huán)電路模擬鎖相環(huán)路：NE560、NE561、562、565L562、L564、SL565、KD801、KD802、KD8041等。數(shù)字鎖相環(huán)路：一、NE562NE562（國內(nèi)同類產(chǎn)品L562、KD801、KD8041）是目前廣泛應用的一種多功能單片鎖相環(huán)路。1．NE562組成框圖NE562是最高工作頻率可達30MHz的通用型集成鎖相環(huán)。繼續(xù)返回第十頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四定時電容CrPDLF限幅VCOA1A2A312111523415678910131416Vcc外接環(huán)路濾波器RC元件去加重-VEE跟蹤范圍偏壓輸出FM解調(diào)輸出VCO輸出

反饋信號輸入信號輸入NE56212345678910111213141516PD（鑒相器）：采用雙平衡模擬乘法器LF：13、14腳可外接RC元件構(gòu)成環(huán)路濾波器。VCO：是射極定時的壓控多諧振蕩器，定時電容由5、6腳外接電容。限幅器：是與VCO串接的一級控制電路，7腳注入電流的大小可以控制環(huán)路的跟蹤范圍。放大器A1、A2、A3：作為隔離，緩沖放大器，10腳用于外接去加重電容。當環(huán)路用于解調(diào)時，A1，A2的放大作用可以提高9腳輸出的解調(diào)信號的電平值。既可以保證VCO的頻穩(wěn)度，又放大了VCO的輸出電壓，使3、4腳輸出的電壓幅度增大到約4.5V，以滿足PD對VCO信號電壓幅度的要求。11，12腳：外接輸入信號。VCO輸出3、4腳與PD的反饋信號輸入端2、15腳之間，可外接其它部件以發(fā)揮多功能作用。繼續(xù)休息1休息2返回第十一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四2．NE562的使用說明(1)輸入信號從11、12腳輸入時，應采用電容耦合，以避免影響輸入端的直流電位，要求容抗<<輸入電阻（2K）。

可以雙端輸入，也可單端輸入，單端輸入時，另一端應交流接地，以提高PD增益。(2)環(huán)路濾波的設(shè)計

NE562常用的環(huán)路濾波器有下圖所示的四種形式：

NE562RCRCCfCf1314NE562RCRCCf1314CfNE562RCRCCf1314RfRfNE562RCRCCf1314Rf繼續(xù)PDLF限幅VCOA1A2A312111523415678910131416Vcc外接環(huán)路濾波器RC元件去加重-VEE跟蹤范圍偏壓輸出FM解調(diào)輸出VCO輸出

反饋信號輸入信號輸入返回第十二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四13、14腳的外接電路與NE562內(nèi)部的PD負載電阻Rc共同構(gòu)成積分濾波器。

一般已知Rc=6K,通常選在50—200之間，根據(jù)所要求設(shè)計的環(huán)路濾波器截至頻率可計算出值：

對圖(a):對圖(b):對圖(c):對圖(d):NE562RCRCCfCf1314NE562RCRCCf1314CfNE562RCRCCf1314RfRfNE562RCRCCf1314Rf繼續(xù)返回第十三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四(3)VCO的輸出方式與頻率調(diào)整1．VOC信號輸出端3、4腳與地之間應當接上數(shù)值相等的射極電阻，阻值一般為2—12K,使內(nèi)部射極輸出器的平均電流不超過4mA.2．當VCO輸出需與邏輯電路連接時，必須外接電平移動電路，使VCO輸出端12V的直流電平移到某一低電平值上，并使輸出方波符合邏輯電平要求，工作頻率可達到20MHz。圖（a）為實用的單端輸出，圖（b）為實用的雙端驅(qū)動的電平移動電路，NE56234圖（a）5v輸出到邏輯電平NE5623416圖（b）5v18v輸出到邏輯電平繼續(xù)返回第十四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四3．VCO的頻率及其跟蹤范圍能調(diào)整與控制。VCO頻率的調(diào)整，除采用直接調(diào)節(jié)與定時電容并聯(lián)的微變電容外，還有如下圖所示的方法：NE562568RRCTEA圖(a)圖(a)電路的VCO的工作頻率為：其中V時VCO的為固有振蕩頻率，改變值，振蕩頻率相對變化。NE56256810K10KCT圖(b)NE56256810K10KCT5K圖(c)圖(b)、(c)，可將VCO頻率擴展到30MHz以上，（c）可用外接電位器微調(diào)頻率。繼續(xù)返回第十五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四(4)PD的反饋輸入與環(huán)路增益控制方式PD的反饋輸入方式一般采用單端輸入工作方式，如右圖所示，1腳的+7.7V電壓經(jīng)R（2K）分別加到反饋輸入端2、15腳作為IC內(nèi)部電路基極的偏壓，而且1腳到地接旁路電容，反饋信號從VCO的3腳輸出，并經(jīng)分壓電阻取樣后，通過耦合電容加到2腳構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。

環(huán)路增益還普遍采用在13、14腳并接電阻的方式，此時的環(huán)路總增益為：

的單位為可以抵消因上升而使過大造成的工作不穩(wěn)定性。NE56211523CCCB7．7VR2kR2kR111kR21k繼續(xù)返回第十六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四(5)解調(diào)輸出方式

當NE562用作FM信號的解調(diào)時，解調(diào)信號由⑨腳輸出，此時⑨腳需外接一個電阻到地（或負電源）作為NE562內(nèi)部電路的射極負載，電阻數(shù)值要合適（常取15k）以確保內(nèi)部射極輸出電流不超過5mA，另外⑩腳應外加重電容。PDLF限幅VCOA1A2A312111523415678910131416Vcc外接環(huán)路濾波器RC元件去加重-VEE跟蹤范圍偏壓輸出FM解調(diào)輸出VCO輸出

反饋信號輸入信號輸入繼續(xù)返回第十七頁，共十八頁，編輯于2023年，星期四3、NE562應用實例

NE562內(nèi)部限幅器集電極電流受7腳外接電路的控制，一般7腳注入電流增加，則內(nèi)部限幅器集電流減少，VCO跟蹤范圍?。环粗畡t跟蹤范圍增大。當⑦腳注入電流大于0.7mA時，內(nèi)部限幅器截至，VCO的控制被截斷，VCO處于失控自由振蕩工作狀態(tài)（系統(tǒng)失鎖）。