鎖相環(huán)PLL原理與應(yīng)用

1、鎖相環(huán)鎖相環(huán)PLL原理與應(yīng)用原理與應(yīng)用 第一部分：鎖相環(huán)基本原理第一部分：鎖相環(huán)基本原理 一、鎖相環(huán)基本組成一、鎖相環(huán)基本組成 二、鑒相器（二、鑒相器（PD） 三、壓控振蕩器（三、壓控振蕩器（VCO） 四、環(huán)路濾波器（四、環(huán)路濾波器（LPF） 五、固有頻率五、固有頻率n和阻尼系數(shù)和阻尼系數(shù) 的物的物 理意義理意義 六、同步帶和捕捉帶六、同步帶和捕捉帶 第二部分：鎖相環(huán)實(shí)驗(yàn)第二部分：鎖相環(huán)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)一、PLL參數(shù)測(cè)試參數(shù)測(cè)試 一、壓控靈敏度一、壓控靈敏度KO的測(cè)量的測(cè)量 二、鑒相靈敏度二、鑒相靈敏度Kd的測(cè)量的測(cè)量 三、環(huán)路開環(huán)增益（三、環(huán)路開環(huán)增益（KH）的測(cè)量）的測(cè)量 四、同步帶和捕

2、捉帶的測(cè)量四、同步帶和捕捉帶的測(cè)量 五、五、 n、的測(cè)量的測(cè)量 實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)二、PLL應(yīng)用實(shí)驗(yàn)應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 一、PLL頻率合成器實(shí)驗(yàn)頻率合成器實(shí)驗(yàn) 二、二、PLL調(diào)頻（調(diào)頻（FM）解調(diào)）解調(diào) 三、鎖相式雙音多頻信號(hào)三、鎖相式雙音多頻信號(hào) （DTMF）解碼器）解碼器 四、四、 PLL 數(shù)字調(diào)諧實(shí)驗(yàn)數(shù)字調(diào)諧實(shí)驗(yàn) 五、設(shè)計(jì)五、設(shè)計(jì)5 / 6分頻器分頻器 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?通過上述實(shí)驗(yàn)，使大家對(duì)由通過上述實(shí)驗(yàn)，使大家對(duì)由 模擬電路、數(shù)字電路組成的模擬電路、數(shù)字電路組成的 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電路的搭硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電路的搭 接、故障的分析判斷、故障接、故障的分析判斷、故障 的排除得到一次鍛煉。的排除得到一次鍛

3、煉。 第一部分：鎖相環(huán)基本原理（第一部分：鎖相環(huán)基本原理（P1） 一、鎖相環(huán)基本組成一、鎖相環(huán)基本組成 一個(gè)典型的鎖相環(huán)（一個(gè)典型的鎖相環(huán)（PLL）系統(tǒng)，是由鑒）系統(tǒng)，是由鑒 相器（相器（PD），壓控蕩器（），壓控蕩器（VCO）和低通濾）和低通濾 波器（波器（LPF）三個(gè)基本電路組成）三個(gè)基本電路組成 VV V V V V V PDLPFVCO Ui Uo Ud = Kd (io) UF = Ud F（s） FO o UK dt d 二鑒相器（二鑒相器（PD） Ud = Kd * Kd 為鑒相靈敏度為鑒相靈敏度 三壓控振蕩器（三壓控振蕩器（VCO） （P2） o（t）= om + K0 UF（

4、t） K0VCO控制特性曲線的斜率，?？刂铺匦郧€的斜率，常 稱為稱為VCO的控制靈敏度，或稱壓控靈的控制靈敏度，或稱壓控靈 敏度。敏度。 四、環(huán)路濾波器，這里僅討論四、環(huán)路濾波器，這里僅討論 無源比例積分濾波器無源比例積分濾波器 其傳遞函數(shù)為：其傳遞函數(shù)為： 式中：1 = R1 C 2 = R2 C 1)( 1 )( )( )( 21 2 s s sU sU sK i O F R1 R2 C Ui Uo 當(dāng)鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)時(shí)，當(dāng)鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)時(shí)，鑒相器鑒相器 （PD）的兩輸入端一定是兩個(gè)頻率）的兩輸入端一定是兩個(gè)頻率 完全一樣但有一定相位差的信號(hào)完全一樣但有一定相位差的信號(hào)。 如果它們

5、的頻率不同，則在壓控振如果它們的頻率不同，則在壓控振 蕩器（蕩器（VCO）的輸入端一定會(huì)產(chǎn)生）的輸入端一定會(huì)產(chǎn)生 一個(gè)控制信號(hào)使壓控振蕩器的振蕩一個(gè)控制信號(hào)使壓控振蕩器的振蕩 頻率發(fā)生變化，最終使鑒相器（頻率發(fā)生變化，最終使鑒相器（PD） 的兩輸入信號(hào)（一個(gè)是鎖相環(huán)的輸?shù)膬奢斎胄盘?hào)（一個(gè)是鎖相環(huán)的輸 入信號(hào)入信號(hào)Vi, 一個(gè)是壓控振蕩器的輸出一個(gè)是壓控振蕩器的輸出 信號(hào)信號(hào)Vo）的頻率完全一樣，則環(huán)路）的頻率完全一樣，則環(huán)路 系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。 五、系統(tǒng)的固有頻率五、系統(tǒng)的固有頻率n和阻尼系數(shù)和阻尼系數(shù) 的物理意義的物理意義 （P3） 一個(gè)串聯(lián)電路，當(dāng)輸入端加一一個(gè)串聯(lián)電路，

6、當(dāng)輸入端加一 個(gè)階躍電壓時(shí)，輸出端電壓變化有三個(gè)階躍電壓時(shí)，輸出端電壓變化有三 種可能種可能 R C L Vi Vo 欠阻尼 過阻尼 臨界阻尼 t Vo 當(dāng)鎖相環(huán)的輸入信號(hào)的相位有一個(gè)當(dāng)鎖相環(huán)的輸入信號(hào)的相位有一個(gè) 階躍跳變時(shí)，輸出信號(hào)相位的變化階躍跳變時(shí)，輸出信號(hào)相位的變化 也有三種情況也有三種情況 欠 阻 尼 過 阻 尼 臨 界 阻 尼 t Qo Vi Vo n、就是指欠阻尼振蕩時(shí)的就是指欠阻尼振蕩時(shí)的 振蕩頻率和和阻尼系數(shù)振蕩頻率和和阻尼系數(shù) 六、鎖相環(huán)的同步和捕捉六、鎖相環(huán)的同步和捕捉 同步狀態(tài)：鎖相環(huán)的輸出頻率（或同步狀態(tài)：鎖相環(huán)的輸出頻率（或 VCO的頻率）的頻率）o能跟蹤輸入頻率

7、能跟蹤輸入頻率 i的工作狀態(tài)，稱為同步狀態(tài)（或的工作狀態(tài)，稱為同步狀態(tài)（或 鎖定狀態(tài)），在同步狀態(tài)下，始終鎖定狀態(tài)），在同步狀態(tài)下，始終 有有o = i。這時(shí)如果用示波器觀。這時(shí)如果用示波器觀 察察Vi與與Vo,即使單路觸發(fā)，兩個(gè)波即使單路觸發(fā)，兩個(gè)波 形都是清晰穩(wěn)定的。形都是清晰穩(wěn)定的。 同步帶同步帶：在鎖相環(huán)保持同步的：在鎖相環(huán)保持同步的 條件下，輸入頻率條件下，輸入頻率i的最大變的最大變 化范圍，稱為同步帶寬，用化范圍，稱為同步帶寬，用 H 表示。超出此范圍，環(huán)路表示。超出此范圍，環(huán)路 則失鎖。則失鎖。 Vi Vo 捕捉帶捕捉帶 失鎖時(shí)，失鎖時(shí)，o i，如果從兩個(gè)方向，如果從兩個(gè)方向 設(shè)

8、法改變?cè)O(shè)法改變i，使，使i向向o靠攏，進(jìn)靠攏，進(jìn) 而使而使 o =（io） ，當(dāng)，當(dāng) o 小到某一數(shù)值時(shí)，環(huán)路則從失鎖進(jìn)小到某一數(shù)值時(shí)，環(huán)路則從失鎖進(jìn) 入鎖定狀態(tài)。這個(gè)使入鎖定狀態(tài)。這個(gè)使PLL經(jīng)過頻率經(jīng)過頻率 牽引最終導(dǎo)致入鎖的頻率范圍稱為牽引最終導(dǎo)致入鎖的頻率范圍稱為 捕捉帶捕捉帶 p。 同步帶同步帶 H，捕捉帶，捕捉帶 p 和和VCO 中中 心頻率心頻率o的的 關(guān)系關(guān)系 0604060406560656V V V V 0656 P H - o 實(shí)驗(yàn)原理及步驟實(shí)驗(yàn)原理及步驟 P（4） CD4046原理圖原理圖 A1 PD1 PD2 VCO A2 + - 14 3 4 6 7 11 12 5

9、 8 16 2 13 9 10 15 1 Ui VCC 4046 實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)一、PLL參數(shù)測(cè)試（參數(shù)測(cè)試（P5） 一、壓控靈敏度一、壓控靈敏度KO的測(cè)量的測(cè)量 12345678 9 10 11 12 13 14 15 16 9V 9V 10K1M 1n 1K 10K 4046 數(shù) 字 電 壓 表 頻 率 計(jì) 二、鑒相靈敏度二、鑒相靈敏度Kd的測(cè)量。的測(cè)量。 V V V V PD1LPF 324 VCO +12V -5V 100K100K 100K +12V -5V R1 R2R3 Ui Uo Rw 4046A4046B 信 號(hào) 源 三、環(huán)路開環(huán)增益（三、環(huán)路開環(huán)增益（KH）的測(cè)量）的測(cè)量 當(dāng)

10、鑒相器比較兩同相信號(hào)時(shí)，當(dāng)鑒相器比較兩同相信號(hào)時(shí)，UF = 0，VC0 振蕩于振蕩于fmin; 當(dāng)鑒相器比較兩反相信號(hào)時(shí)，當(dāng)鑒相器比較兩反相信號(hào)時(shí)， UF = VDD，VCO振蕩于振蕩于fmax 在理想情況下在理想情況下 KH = 2(fmax - fmin) V V V PD1LPFVCO Ui1 Ui2 Uo 同步帶的測(cè)量同步帶的測(cè)量 調(diào)信號(hào)源（圖調(diào)信號(hào)源（圖11）頻率約為）頻率約為 的中心頻率。示波器分別測(cè)的中心頻率。示波器分別測(cè)Ui和和Uo， 并以并以Ui作為示波器的觸發(fā)同步信號(hào)，作為示波器的觸發(fā)同步信號(hào)， 頻率計(jì)測(cè)頻率計(jì)測(cè)Ui，這時(shí)示波器可顯示兩個(gè)，這時(shí)示波器可顯示兩個(gè) 穩(wěn)定的波形，

11、即穩(wěn)定的波形，即Ui和和Uo是鎖定的。在是鎖定的。在 一定范圍內(nèi)緩慢改變信號(hào)源頻率，可一定范圍內(nèi)緩慢改變信號(hào)源頻率，可 看到兩個(gè)波形的頻率同時(shí)變化，且都看到兩個(gè)波形的頻率同時(shí)變化，且都 保持穩(wěn)定清晰，這就是跟蹤。保持穩(wěn)定清晰，這就是跟蹤。 但當(dāng)信號(hào)源頻率遠(yuǎn)大于（高端）或遠(yuǎn)小于但當(dāng)信號(hào)源頻率遠(yuǎn)大于（高端）或遠(yuǎn)小于 （低端）的中心頻率時(shí)，（低端）的中心頻率時(shí)，Ui波波 形還保持穩(wěn)定清晰，但形還保持穩(wěn)定清晰，但Uo不能保持穩(wěn)定清不能保持穩(wěn)定清 晰，這就是失鎖。記下剛出現(xiàn)失鎖時(shí)的晰，這就是失鎖。記下剛出現(xiàn)失鎖時(shí)的Ui 頻率即高端頻率頻率即高端頻率fHH和低端頻率和低端頻率fHL，則同步，則同步 帶帶f

12、HfHHfHL。由于我們用的是。由于我們用的是 PD1，是異或門相鑒器，當(dāng)，是異或門相鑒器，當(dāng)Ui和和Uo為分?jǐn)?shù)為分?jǐn)?shù) 倍數(shù)關(guān)系時(shí)，也可能出現(xiàn)兩個(gè)穩(wěn)定的波形，倍數(shù)關(guān)系時(shí)，也可能出現(xiàn)兩個(gè)穩(wěn)定的波形， 這種情況應(yīng)認(rèn)為是這種情況應(yīng)認(rèn)為是“失鎖失鎖”。只有出現(xiàn)兩。只有出現(xiàn)兩 個(gè)同頻的穩(wěn)定波形時(shí)才認(rèn)為是個(gè)同頻的穩(wěn)定波形時(shí)才認(rèn)為是“鎖定鎖定 捕捉帶的測(cè)量捕捉帶的測(cè)量 環(huán)路失鎖后，緩慢改變信號(hào)源頻率，環(huán)路失鎖后，緩慢改變信號(hào)源頻率， 從高端或低端向的中心從高端或低端向的中心 頻率靠近，當(dāng)信號(hào)源頻率分別為頻率靠近，當(dāng)信號(hào)源頻率分別為f H和 和f L時(shí)，環(huán)路又鎖定。則環(huán)路捕 時(shí)，環(huán)路又鎖定。則環(huán)路捕 捉帶捉帶

13、fPfPHfPL。 ffPHfH H fPL fH Lfo n、的測(cè)量的測(cè)量 P（8） 9V 9V 9V 9V Ui 100u 10K 10K1M 100K 100K 510 4n7 Uf 100K 100K 10K 1n 1n 4046B 4046A 12345678 910111213141516 161514131211109 87654321 9V W 1 10K W 2 10K A1 A2 T Ui UF 當(dāng)信號(hào)源的頻率突然改變當(dāng)信號(hào)源的頻率突然改變 時(shí)（即對(duì)應(yīng)時(shí)（即對(duì)應(yīng)Uj方波的前后方波的前后 沿），沿），UF都產(chǎn)生一次阻尼都產(chǎn)生一次阻尼 振蕩。從阻尼振蕩波形可振蕩。從阻尼振蕩波形

14、可 測(cè)出測(cè)出A1、A2、T，并由，并由 A1、A2、T求出求出PLL的的n 和和 n、的實(shí)際測(cè)量波形的實(shí)際測(cè)量波形 A1 A2 基線 T )ln( )ln( 2 12 2 1 A A A A 22 121 11 n T 實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)二、PLL應(yīng)用實(shí)驗(yàn)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)P（9） V V V V V V PDLPFVCO 1/N Ui Uo 當(dāng)當(dāng)PLL處于鎖定狀處于鎖定狀 態(tài)時(shí)，態(tài)時(shí)，PD兩個(gè)輸入兩個(gè)輸入 信號(hào)的頻率一定精信號(hào)的頻率一定精 確相等確相等, 所以可得：所以可得： f0 = N *fi fi為晶振標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為晶振標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 通過改變分頻比通過改變分頻比N， 便可獲得同樣精度便可獲得同樣精度 的不同頻

15、率信號(hào)輸?shù)牟煌l率信號(hào)輸 出出 一、PLL頻率合成器實(shí)驗(yàn)頻率合成器實(shí)驗(yàn) 1）1KHZ標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源 用用CMOS與非門和與非門和4M 晶體組成晶體組成 4MHz振振 蕩器。圖中蕩器。圖中Rf 使使 F1工作于線性放大工作于線性放大 區(qū)。晶體的等效電區(qū)。晶體的等效電 感，感，C1、C2構(gòu)成構(gòu)成 諧振回路。諧振回路。C1 、 C2可利用器件的可利用器件的 分布電容不另接。分布電容不另接。 F1、F2、F3使用使用 CD4069。 V 4MHZ F3F2F1 1M Rf 4M C1C2 測(cè)量測(cè)量 CD4518時(shí)序圖時(shí)序圖 根據(jù)講義后面的根據(jù)講義后面的CD4518管腳圖管腳圖 ,測(cè)量并畫測(cè)量并畫

16、 出出Q1，Q2、Q3、Q4及及 CP之間的相位關(guān)之間的相位關(guān) 系圖系圖 (時(shí)序圖時(shí)序圖)(BCD碼計(jì)數(shù)器碼計(jì)數(shù)器) 123456789100 Q1 Q2 Q3 Q4 CP 4000分頻器制作分頻器制作 根據(jù)上面測(cè)出的根據(jù)上面測(cè)出的4518的波形圖，的波形圖， 用二片用二片CD4518（共（共4個(gè)計(jì)數(shù)器）個(gè)計(jì)數(shù)器） 組成一個(gè)組成一個(gè)4000分頻器，也就是一分頻器，也就是一 個(gè)四分頻器，三個(gè)十分頻器個(gè)四分頻器，三個(gè)十分頻器 。 2）用一片）用一片CD4017作分頻器組成作分頻器組成2- 9KHZ頻率合成器頻率合成器 （P10） 4017（十進(jìn)制計(jì)數(shù)分配器）功能測(cè)試（十進(jìn)制計(jì)數(shù)分配器）功能測(cè)試 1

17、23456789100 CP 0 1 2 29KHZ頻率合成器頻率合成器 V V V V V X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 247 105169 11 15 RESET 14 8 13 14 3 11 6758 4 16139 316 1KHz 4046 4017 9V 9V Uo 100K10K47n 1n 100K 晶振 3）撥盤開關(guān)式）撥盤開關(guān)式1999KHZ 頻率合成器頻率合成器 （P10） 單片單片4522分頻器分頻器 12345678 9 10 11 12 13 14 15 16 9V9V CP 4 2 1 8 A 9V 4522 100K 100K 100

18、K 100K 撥盤開關(guān) 用三片用三片4522組成組成1999HHZ頻率頻率 合成器合成器 （P11） VV V V 13 12 10 2 14 115 6 4 3 1 168 1248 A 百位 4522 VDD VDDVDD VDD 4522 十位 A 8421 8161 3 4 6 511142 10 12 13 VDD VDD 4522 個(gè)位 A 8421 8161 3 4 6 511142 10 12 13 4X100K4X100K4X100K 1KHz PD2 VCO 14 3 13 9 4 6 71158 16 4046 100K10K47n OUT VDD 10K51P 晶振 4

19、）健盤置數(shù)式）健盤置數(shù)式1999KHZ頻率合頻率合 成器成器 （P12） 就是用數(shù)字健盤以及一些數(shù)字就是用數(shù)字健盤以及一些數(shù)字IC替代撥盤替代撥盤 開關(guān)組成開關(guān)組成1999KHZ頻率合成器。最終頻率合成器。最終 應(yīng)做到：當(dāng)順序按鍵盤的任意三個(gè)健（如應(yīng)做到：當(dāng)順序按鍵盤的任意三個(gè)?。ㄈ?5.9.2）時(shí)，則輸出信號(hào)的頻率就為）時(shí)，則輸出信號(hào)的頻率就為592KHz。 置數(shù)部分的框圖如圖置數(shù)部分的框圖如圖 V V V 去4522 置數(shù)端 號(hào)碼脈沖及 開門脈沖 形成電路 控制、引導(dǎo) 電路 計(jì)數(shù)、置 數(shù)電路 號(hào)碼脈沖發(fā)生器號(hào)碼脈沖發(fā)生器 根據(jù)根據(jù)HM9102D資料，請(qǐng)用資料，請(qǐng)用HM9102D自己自己 設(shè)

20、計(jì)一個(gè)號(hào)碼脈沖發(fā)生器，要求：設(shè)計(jì)一個(gè)號(hào)碼脈沖發(fā)生器，要求： 1) VDD = 5V； 2) 斷續(xù)比為斷續(xù)比為1.5 ：1 3) 號(hào)碼脈沖輸出幅度為號(hào)碼脈沖輸出幅度為0到到9V（注意：（注意：DP 輸出端是輸出端是OC電路，上拉電阻取電路，上拉電阻取100K。另。另 外，為安全起見，輸出和負(fù)載之間應(yīng)串一外，為安全起見，輸出和負(fù)載之間應(yīng)串一 個(gè)個(gè)10K電阻電阻 ) 開門脈沖和記數(shù)脈沖發(fā)生器開門脈沖和記數(shù)脈沖發(fā)生器 為了使后面的控制引導(dǎo)電路能正常工作，為了使后面的控制引導(dǎo)電路能正常工作， 還需一種開門脈沖。也就是每按一次鍵，還需一種開門脈沖。也就是每按一次鍵， 即每輸出一列脈沖（不管這一列含有幾個(gè)即

21、每輸出一列脈沖（不管這一列含有幾個(gè) 號(hào)碼脈沖）就要產(chǎn)生一個(gè)開門脈沖。同時(shí)號(hào)碼脈沖）就要產(chǎn)生一個(gè)開門脈沖。同時(shí) 為了使后面的記數(shù)電路能正確記數(shù)，還應(yīng)為了使后面的記數(shù)電路能正確記數(shù)，還應(yīng) 保證保證“先開門后送計(jì)數(shù)脈沖先開門后送計(jì)數(shù)脈沖”。也就是要。也就是要 求開門脈沖要比送到計(jì)數(shù)器的號(hào)碼脈沖超求開門脈沖要比送到計(jì)數(shù)器的號(hào)碼脈沖超 前一點(diǎn)。所以開門脈沖和號(hào)碼脈沖的時(shí)間前一點(diǎn)。所以開門脈沖和號(hào)碼脈沖的時(shí)間 關(guān)系應(yīng)如圖關(guān)系應(yīng)如圖 開門脈沖和號(hào)碼脈沖開門脈沖和號(hào)碼脈沖 V V VV T T HM9102D輸出，作單 穩(wěn)的CP 單穩(wěn)2輸出，開門脈沖 單穩(wěn)1輸出，號(hào)碼脈沖 V V V V 9102 4098

22、單穩(wěn)1 單穩(wěn)2 控制引導(dǎo)電路及計(jì)數(shù)、置數(shù)電路控制引導(dǎo)電路及計(jì)數(shù)、置數(shù)電路 V V V V V V V V V V V V V V V V V 4017 4011 4518 4518 4518 TO 4522TO 4522TO 4522 100K R R R CP CP CP CP 號(hào) 碼 脈 沖 開 門 脈 沖 PLL調(diào)頻（調(diào)頻（FM）解調(diào)）解調(diào) （P15） 16 15 14 13 12 11 10 9 87654321 16 15 14 13 12 11 10 9 87654321 4046B 4046A 9V 9V 9V 10K 10K 1M 10K 1n 1n 47n 10u 100u

23、Ui Uo 1M 10K 5K1 10K 510P 51P 100K 9V -9V 鎖相式雙音多頻信號(hào)（鎖相式雙音多頻信號(hào)（DTMF）解碼器）解碼器 雙音多頻信號(hào)（雙音多頻信號(hào)（DTMF） P（16） 低頻群低頻群L （Hz） 高頻群高頻群H(Hz) 120913361477 697123 770456 852789 941*0# 每個(gè)按紐各由每個(gè)按紐各由H和和L中的一個(gè)頻率組成中的一個(gè)頻率組成 鎖相式雙音多頻信號(hào)（鎖相式雙音多頻信號(hào)（DTMF）解）解 碼器碼器 用用5087構(gòu)成雙音多頻信號(hào)（構(gòu)成雙音多頻信號(hào)（DTMF）發(fā)生）發(fā)生 器器 （P17） V 3 4 5 14 13 12 11 12

24、3 456 789 0 * # COL1 COL2 COL3 ROW1 ROW2 ROW3 ROW4 7 8 16 6 1 VDD(5V) 3.58MHz 5K1 1K DTMF 5087 用用LM567進(jìn)行單一頻率檢測(cè)電路進(jìn)行單一頻率檢測(cè)電路 （P18） 如如567的中心頻率的中心頻率(由由5,6腳外圍的腳外圍的R,C決定決定) 為為fo , 當(dāng)當(dāng)Vin中包含有中包含有fo成分時(shí)，則成分時(shí)，則8腳輸出腳輸出 低電平，否則高電平低電平，否則高電平 。 3 5 621 8 4 7 5V5V Vin 103 5K1 10K 1041u10u 10K 567 1組組DTMF信號(hào)解碼器（信號(hào)解碼器（P

25、18） 2 4001 1209Hz 697Hz DTMF OUT 5V + 3 5 621 8 4 7 5V5V Vin 103 5K1 10K 1041u10u 10K 567 567 10K 10u1u104 10K 10K 103 Vin 5V5V 7 4 8 126 5 3 當(dāng)輸入信號(hào)同時(shí)包含兩個(gè)頻率當(dāng)輸入信號(hào)同時(shí)包含兩個(gè)頻率(697,1209)時(shí)，時(shí)， 可輸出或邏輯可輸出或邏輯“0”。 6組組DTMF信號(hào)信號(hào) 解碼器（解碼器（P19） （如用（如用7個(gè)個(gè)LM567 和和12個(gè)或非門則個(gè)或非門則 可解調(diào)可解調(diào)12組組 DTMF信號(hào)。）信號(hào)。） 3 5 621 8 4 7 5V5V 10

26、3 10K 10K 1041u10u 10K 697 770 10K 10u1u104 10K 10K 103 5V5V 7 4 8 126 5 3 1209 10K 10u1u104 10K 5K1 103 5V5V 7 4 8 126 5 3 1336 10K 10u1u104 10K 5K1 103 5V5V 7 4 8 126 5 3 1477 10K 10u1u104 10K 5K1 103 5V5V 7 4 8 126 5 3 + + + + + + 1 2 3 4 5 6 DTMF PLL 數(shù)字調(diào)諧實(shí)驗(yàn)（數(shù)字調(diào)諧實(shí)驗(yàn)（P20） 現(xiàn)代的接收機(jī)（如電視機(jī)、收現(xiàn)代的接收機(jī)（如電視機(jī)、收

27、 音機(jī)）大多采用超外差接收方音機(jī)）大多采用超外差接收方 式。如要接收的信號(hào)的載波頻式。如要接收的信號(hào)的載波頻 率為率為fC，則接收機(jī)要產(chǎn)生一個(gè)，則接收機(jī)要產(chǎn)生一個(gè) 本振信號(hào)，其頻率本振信號(hào)，其頻率fL=fC+fI，其，其 中中fI為中頻。為中頻。 在模擬調(diào)諧方式中，本振信在模擬調(diào)諧方式中，本振信 號(hào)一般是由號(hào)一般是由LC振蕩回路產(chǎn)生振蕩回路產(chǎn)生 的。調(diào)諧（調(diào)臺(tái)）時(shí)，一般的。調(diào)諧（調(diào)臺(tái)）時(shí)，一般 是用改變是用改變LC振蕩回路中電容振蕩回路中電容 的容量（如改變變?nèi)荻O管的容量（如改變變?nèi)荻O管 的反向偏壓），來改變本振的反向偏壓），來改變本振 信號(hào)的頻率，從而達(dá)到選臺(tái)信號(hào)的頻率，從而達(dá)到選臺(tái) 的

28、目的的目的 在數(shù)字調(diào)諧在數(shù)字調(diào)諧(頻率合成頻率合成)方式中，方式中， 本振信號(hào)則是用鎖相環(huán)的方法本振信號(hào)則是用鎖相環(huán)的方法 來產(chǎn)生。即由晶振電路產(chǎn)生頻來產(chǎn)生。即由晶振電路產(chǎn)生頻 率高穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再用鎖率高穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再用鎖 相環(huán)倍頻的方法產(chǎn)生本振信號(hào)，相環(huán)倍頻的方法產(chǎn)生本振信號(hào)， 通過改變鎖相環(huán)反饋回路分頻通過改變鎖相環(huán)反饋回路分頻 比的方法來改變本振信號(hào)頻率比的方法來改變本振信號(hào)頻率， 就象前面實(shí)驗(yàn)中用一片就象前面實(shí)驗(yàn)中用一片4046 和三片和三片4522以及以及1KHz標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 信號(hào)就可獲得信號(hào)就可獲得1999KHz信信 號(hào)一樣。要獲得某一準(zhǔn)確的號(hào)一樣。要獲得某一準(zhǔn)確的 本振頻率，

29、只要在本振頻率，只要在4522的置的置 數(shù)端置入相應(yīng)的數(shù)值（數(shù)端置入相應(yīng)的數(shù)值（BCD 碼）即可。碼）即可。 所以數(shù)字調(diào)諧的關(guān)鍵就是解決如何所以數(shù)字調(diào)諧的關(guān)鍵就是解決如何 置數(shù)的問題。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們是置數(shù)的問題。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們是 用鍵盤通過用鍵盤通過DTMF編解碼的方法來編解碼的方法來 置數(shù)。最終應(yīng)做到：如要接收某一置數(shù)。最終應(yīng)做到：如要接收某一 載波信號(hào)（如載波信號(hào)（如fC=345KHz）,則只則只 要在鍵盤上按該載波的數(shù)值（即要在鍵盤上按該載波的數(shù)值（即3， 4，5三個(gè)鍵），就可得到三個(gè)鍵），就可得到 fL=fC+fI=345+455=800 KHz的本的本 振信號(hào)。（這里中頻振信號(hào)。

30、（這里中頻fI為為455 KHz）。）。 最后信號(hào)發(fā)生器輸出的載波最后信號(hào)發(fā)生器輸出的載波 信號(hào)信號(hào)(345KHz正弦波正弦波)和本振和本振 信號(hào)（信號(hào)（4046的的4腳輸出的腳輸出的800 KHz方波）經(jīng)混頻濾波后應(yīng)方波）經(jīng)混頻濾波后應(yīng) 得到得到455 KHz的中頻信號(hào)的中頻信號(hào) （用示波器觀察）。（用示波器觀察）。 置數(shù)電路方框圖置數(shù)電路方框圖 V V V V V V V V V V V V V V V V V V 50878870 4017 74LS1754560 456074LS175 456074LS175 DTMF BCD DoDQA D D Q Q A A B B B S S S

31、 TO 4522 TO 4522 TO 4522 CP CP CP Y1 Y2 Y3 CID CP DTMF 編 碼DTMF 解 碼 位選擇 個(gè) 位 鎖 存 十 位 鎖 存 百 位 鎖 存 加 法 器 （個(gè)位） 加 法 器 （十 位） 加 法 器 （百位） Co CI CI Co 鍵盤和鍵盤和5087（或（或HM9102D）組成）組成 DTMF編碼電路。編碼電路。 MT8870是是DTMF解碼電路。當(dāng)輸解碼電路。當(dāng)輸 入某個(gè)入某個(gè)DTMF編碼信號(hào)（即按鍵盤編碼信號(hào)（即按鍵盤 的某個(gè)鍵）時(shí)，的某個(gè)鍵）時(shí)，8870的數(shù)據(jù)輸出的數(shù)據(jù)輸出 端端D01-D04就輸出相應(yīng)的二進(jìn)碼，就輸出相應(yīng)的二進(jìn)碼， 同

32、時(shí)其同時(shí)其15腳（腳（CID）輸出高電平。）輸出高電平。 即每按一次鍵，即每按一次鍵，CID就輸出一個(gè)正就輸出一個(gè)正 脈沖可作為百、十、個(gè)位選擇電路脈沖可作為百、十、個(gè)位選擇電路 的的CP信號(hào)。信號(hào)。 4017為百、十、個(gè)位選擇電為百、十、個(gè)位選擇電 路，作用是按第一次鍵時(shí)，路，作用是按第一次鍵時(shí)， 8870的的D01-D04輸出的輸出的BCD 碼應(yīng)鎖存到碼應(yīng)鎖存到“百百”位的鎖存位的鎖存 器，二、三次則分別為器，二、三次則分別為 “十十”、“個(gè)個(gè)”位。位。 三片三片74LS175（或（或CD40175）分別為）分別為 “百百”、“十十”、“個(gè)個(gè)”位鎖存器。每片位鎖存器。每片 74LS175含

33、有含有4個(gè)個(gè)D觸發(fā)器（觸發(fā)器（D1D4），分），分 別對(duì)應(yīng)別對(duì)應(yīng)BCD碼的碼的1，2，4，8位。三片的位。三片的D1 端應(yīng)都接到端應(yīng)都接到MT 8870的的D01輸出端，輸出端，D2、 D3、D4也類似。也類似。4017的的“1”、“2”、“3” 輸出端（即輸出端（即2、4、7腳）的輸出信號(hào)分別作腳）的輸出信號(hào)分別作 為三片為三片74LS175的的CP信號(hào)。這樣，當(dāng)對(duì)信號(hào)。這樣，當(dāng)對(duì) 4017清零后，清零后，8870再順序輸出三個(gè)數(shù)字再順序輸出三個(gè)數(shù)字 （如：（如：3，4，5），則相應(yīng)的二進(jìn)碼（），則相應(yīng)的二進(jìn)碼（0011， 0100，0101）就鎖存在三片）就鎖存在三片74LS175的輸?shù)妮?/p>

34、 出端。出端。 三片三片74LS175的輸出信號(hào)（如：的輸出信號(hào)（如：3，4，5） 輸入到加法器（三片輸入到加法器（三片4560）A輸入端，和輸入端，和 固定中頻數(shù)值固定中頻數(shù)值455（由（由B輸入端輸入）相加輸入端輸入）相加 后的和的數(shù)值（如：后的和的數(shù)值（如：8，0，0）就作為）就作為 4522的置數(shù)信號(hào)。即這時(shí)鎖相環(huán)輸出的是的置數(shù)信號(hào)。即這時(shí)鎖相環(huán)輸出的是 800KHz的方波，作為本振信號(hào)。的方波，作為本振信號(hào)。 根據(jù)上述工作原理、方框圖以根據(jù)上述工作原理、方框圖以 及附錄及附錄1，自己設(shè)計(jì)、搭接具體自己設(shè)計(jì)、搭接具體 電路電路。要求當(dāng)信號(hào)發(fā)生器輸出。要求當(dāng)信號(hào)發(fā)生器輸出 123KHz的

35、正弦波（即的正弦波（即Us）時(shí)，）時(shí)， 如順序按如順序按“1”、“2”、“3”三三 鍵，則用示波器可看到鍵，則用示波器可看到455KHz 的中頻信號(hào)的中頻信號(hào)UI，而且要求，而且要求“上上 電清零電清零”。 混頻電路（混頻電路（MC1496）（）（P21） 輸入信號(hào)輸入信號(hào)Us的幅度為的幅度為15mV , 本振信號(hào)本振信號(hào)UL為為TTL電平。電平。 I U S U L U -5V +5V103 103 51p 14 33K 5K1 10K 51 51 1 23 45 6 8 10 12 1K1K 51 10K MC1496 455KHz L C W 混頻電路（混頻電路（MC1496）調(diào)試步驟）調(diào)試步驟(1) 455KHz諧振回路調(diào)整諧振回路調(diào)整 Us開路，電位器開路，電位器W旋到任一極端位置，示旋到任一極端位置，示 波器探頭（波器探頭（X10檔）測(cè)檔）測(cè)1496（12）腳，）腳， UL為為200mVp-p的的455KHz附近的正弦信附近的正弦信 號(hào)，微調(diào)號(hào)，微調(diào)UL的頻率，觀察的頻率，觀察LC回路的選頻回路的選頻 作用，其中心頻率應(yīng)為作用，其中心頻率應(yīng)為455KHz。如不是。如不是 455KHz,則固定則