實驗二 VCO鎖相環(huán)電路實驗

1、課程名稱 通信原理 實驗成績 指導教師 栗海生 實 驗 報 告院系 信息工程學院 班級 08電信一班 學號 姓名 日期 2011年10月30日 實驗二VCO鎖相環(huán)電路實驗一、實驗目的 1.掌握VCO壓控振蕩器基本工作原理, 加深對基本鎖相環(huán)工作原理的理解。 2.熟悉鎖相式數(shù)字頻率合成器的電路組成與工作原理。二、實驗電路工作原理本單元可做基本鎖相環(huán)和鎖相式數(shù)字頻率合成器兩個實驗?？傮w框圖如圖9-1,電路原理圖如圖9-2所示。圖9-1 基本鎖相環(huán)與鎖相式數(shù)字頻率合成器電原理框圖三、實驗內(nèi)容(一)基本鎖相環(huán)實驗1.觀察鎖相環(huán)路的同步過程；2.觀察鎖相環(huán)路的跟蹤過程；3.觀察鎖相環(huán)路的捕捉過程；4.測

2、試環(huán)路的同步帶與捕捉帶，并計算它們的帶寬。(二)鎖相式數(shù)字頻率合成器實驗 1.在程序分頻器的分頻比N1、10、100三種情況下： （1）測量輸入?yún)⒖夹盘柕牟ㄐ危?（2）測量頻率合成器輸出信號的波形。 2.測量并觀察最小分頻比與最大分頻比。四、實驗步驟及使用儀器使用儀器： 信號發(fā)生器 2臺（1臺產(chǎn)生信號、1臺作頻率計用）、示波臺、試驗箱（一）基本鎖相環(huán)實驗 1.觀察環(huán)路的同步過程 鎖相環(huán)在鎖定狀態(tài)下，如果輸入信號參考頻率fR保持不變，而VCO的振蕩頻率f0發(fā)生飄移導致fV fR時，則在環(huán)路的反饋控制作用下，使f0恢復仍然保持fv = fR的狀態(tài)，這種過程叫做同步過程。 （1）、實驗方法：將圖9-

3、2電路圖中SW401、SW402、SW403設置為001狀態(tài)，此時分頻比為N1。即將程序分頻器的分頻比設置為1(預置為001狀態(tài))。實驗電路的鎖相環(huán)即成為基本鎖相環(huán)。其： fV f0/N f0/1 f0 （3）、以外接信號源作參考信號(加入方波信號源。接通K401的2、3)。令信號源輸出一個參考頻率為50KHz、電平為TTL的參考信號加于S103(相位比較器的fR端)。在TP402處測量fV，我們可看到，這時fV經(jīng)過環(huán)路的反饋控制，將偏離前項測出的f0的參考值而趨向于fR，直至fV也等于外接信號源的參考頻率值50KHz。這就是同步過程，基本鎖相環(huán)被外加信號源鎖定在fR的頻率上。2.觀察環(huán)路的跟

4、蹤過程 鎖相環(huán)進入鎖定狀態(tài)后，如果fV(現(xiàn)等于VCO的振蕩頻率f0)不變，輸入?yún)⒖碱l率發(fā)生飄移，則在環(huán)路的反饋控制作用下，使f0跟隨著fR的變化而變化，以保持fV=fR的環(huán)路鎖定狀態(tài)。這種過程叫做跟蹤過程。實驗方法：在上面實驗的基礎上將外加信號源的頻率(參考頻率fR)逐次改變(模擬fR產(chǎn)生的飄移)，每改變一次fR（在TP402處測量fV）觀察一次fV的數(shù)值，可以看到，fV跟蹤fR的變化fV=fR的狀態(tài)3、觀察環(huán)路的捕捉過程鎖相環(huán)在初始失鎖狀態(tài)下，通過環(huán)路反饋控制作用，使VCO的振蕩頻率f0調(diào)整fV=fR的鎖定狀態(tài)，這個過程稱為捕捉過程。實驗方法：電路連接同前項，TP402處接頻率計，測量fV的

5、數(shù)值，實驗開始時將信號源頻率(fR)遠離VCO的中心振蕩頻率(如令fR高于1.5MHz或遠低于1KH)使環(huán)路處于失鎖狀態(tài)，即fVfR，然后將fR從高端緩慢地降低(或從低端緩慢地升高)，當降低(或升高)到一定數(shù)值，頻率計顯示fV等于fR時即fR捕捉到了fV環(huán)路進入鎖定狀態(tài)。4、測試環(huán)路的同步帶與捕捉帶 測試點： TP401(FR)輸入頻率 TP402(FV)反饋頻率)實驗方法：電路連接同前項，令信號源頻率(fR)等于56KHz。這時環(huán)路應處于鎖定狀態(tài)(fV = fR)。 (1)慢慢增加信號源的頻率，直至環(huán)路失鎖(fVfR)。此時信號源的輸出頻率就是同步帶的最高頻率。 (2)慢慢減小信號源的頻率，

6、直到環(huán)路鎖定，此時信號源的輸出頻率就是捕捉帶的最高頻率。 (3)繼續(xù)慢慢減小信號源的頻率，直至環(huán)路失鎖，此時信號源的輸出頻率就是同步帶的最低頻率。 (4)慢慢增加信號源的頻率，直至環(huán)路鎖定，此時信號源的輸出頻率就是捕捉帶的最低頻率。五、測量點說明TP401：VCO輸入?yún)⒖夹盘?，即相位比較器輸入信號，它由開關K401進行選擇：K401 2-3：外加方波信號TTL電平 由S103輸入端輸入；K401 1-2:由CPLD內(nèi)時鐘信號電路送入1KHz的方波信號作為VCO的輸入?yún)⒖夹盘栞斎搿?TP402：相位比較器輸入信號，通常PD為來自VCO的反饋信號FVTP403：VCO壓控振蕩器的輸出信號F0開關設置: K401：內(nèi)外時鐘選擇 23：外時鐘選擇； 12：內(nèi)時鐘選擇。K402：鑒相器控制。 23:鑒相器輸出的占空比為1。12：鑒相器輸出的占空比不為1六、實驗報告要求畫出電路框圖及電原理圖,根據(jù)實驗內(nèi)容，畫出相應的波形，并作分析。七、實測各項波形：上圖：TP401 fR輸入?yún)⒖夹盘?（環(huán)路在鎖定初始狀態(tài)下的波形圖）下圖：TP403 f0 VCO壓控振蕩器的輸出信號f同MAX936KHZ同步帶最高頻率f同MAX環(huán)路在失鎖狀態(tài)f捕MAX468KHZ捕捉帶最高頻率f捕MAX 環(huán)路在鎖定狀態(tài)f同MIN55KHZ同步帶最低頻率 f同MIN 環(huán)