基于PLL信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

I頁(yè)引言本文將設(shè)計(jì)一種信號(hào)發(fā)生器，以CD4046作為該信號(hào)發(fā)生器的基礎(chǔ)，并采用AT89C51作為微處理器對(duì)相應(yīng)波形的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，CD4522作為N分頻器，CD4518作為M分頻器。對(duì)采用鎖相環(huán)技術(shù)產(chǎn)生高頻信號(hào)可行性進(jìn)行分析計(jì)算，通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、定性分析等方法，從而設(shè)計(jì)一種體積小的信號(hào)發(fā)生器，該信號(hào)發(fā)生器具有性價(jià)比高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)，可將CD4046產(chǎn)生的方波通過積分電路和二階濾波電路轉(zhuǎn)換成三角波和正弦波，從而使得該設(shè)計(jì)能夠輸出多樣的波形。采用3個(gè)CD4522實(shí)現(xiàn)N分頻，通過AT89C51內(nèi)部程序的編寫，可通過按鍵調(diào)節(jié)LCD顯示屏的頻率，同時(shí)也控制輸出波形的輸出波形，使得該設(shè)計(jì)的頻率調(diào)節(jié)范圍可高達(dá)1KHz-999KHz。第1章緒論1.1本文研究背景1.1.1信號(hào)發(fā)生器背景信號(hào)發(fā)生器是生成波形信號(hào)的裝置，可以生成矩形波、諧波、正弦波等各種波形。根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)表的《二零二一年信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)研究和投資戰(zhàn)略分析報(bào)告》，信號(hào)發(fā)生器可以廣泛應(yīng)用于通信、家電、汽車電子設(shè)備、醫(yī)療保健設(shè)備、信息網(wǎng)絡(luò)、新能源、航空宇宙領(lǐng)域等傳播領(lǐng)域，其教育、科學(xué)研究成果和世界市場(chǎng)占有率持續(xù)增加。在現(xiàn)代電子技術(shù)中，為了得到高精度的振蕩頻率，一般采用石英晶體振蕩器，但是石英晶體振蕩器的頻率不易改變，于是將其振蕩頻率作為基準(zhǔn)頻率，利用鎖相環(huán)的倍頻分頻等頻率合成技術(shù)，獲得多頻率、高穩(wěn)定度的震蕩信號(hào)輸出。鎖相環(huán)是電子設(shè)備中常見的基本元件之一，是檢測(cè)輸入和輸出信號(hào)之間相位差的器件。自1960年以來，鎖相環(huán)技術(shù)在通信、航空宇宙、計(jì)量、電視、原子能、電機(jī)控制等領(lǐng)域能夠較好地進(jìn)行信號(hào)的呈現(xiàn)和模擬、數(shù)字信號(hào)跟蹤和同步。同時(shí)，掃描信號(hào)發(fā)生器、組合信號(hào)發(fā)生器等各種裝置也迅速發(fā)展。在我國(guó)，關(guān)于鎖相環(huán)系統(tǒng)的產(chǎn)品還不少，這主要是因?yàn)殒i相環(huán)系統(tǒng)在電子設(shè)備上的運(yùn)用已經(jīng)十分普遍。鎖相環(huán)（PLL）電路可用于各種高頻技術(shù)，例如超高速開關(guān)頻率合成技術(shù)、本地振蕩器（LOS）、高性能無線通信連接、時(shí)鐘清除電路和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）等。我國(guó)有一個(gè)MOSSI項(xiàng)目，已經(jīng)制定出了幾個(gè)比較先進(jìn)的產(chǎn)品，包括放大集成電路(用于光傳輸)、時(shí)鐘恢復(fù)集成電路和數(shù)碼判決器，這些產(chǎn)品不僅具有專利，而且都是耗電量非常低的產(chǎn)品，集成度都比較好，工藝技術(shù)上也非常領(lǐng)先。此外，值得一提的是，中國(guó)東南大學(xué)的王志功博士也已經(jīng)加入了中國(guó)MOSSI項(xiàng)目，這將會(huì)在很大程度上促進(jìn)中國(guó)鎖相環(huán)技術(shù)的發(fā)展。第四研究所還采用了中國(guó)的另一種比較高檔的電子鎖相環(huán)SB336，該鎖相環(huán)的工作頻率可以高到20GHz，采用SB336的公司也比較多，并且主要性能指標(biāo)都超過了國(guó)外的水平。1.1.2頻率合成技術(shù)發(fā)展過程自1930年以來，頻率合成技術(shù)已有60多年的歷史。頻率合成是指對(duì)基準(zhǔn)頻率源的信號(hào)處理，如混合頻率電路、倍頻電路或分頻電路。能夠進(jìn)行頻率合成的回路可以構(gòu)成一種振蕩源，它是目前電子系統(tǒng)不可或缺的部分。在通訊設(shè)備、無線電探測(cè)的測(cè)距裝置和制導(dǎo)裝置中，頻率合成器生成的多個(gè)頻率不僅用作激勵(lì)信號(hào)源，還可以用作提供各種頻率、波形和輸出電平電信號(hào)的設(shè)備。直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是一種能夠?qū)Υ眍l率的二進(jìn)制碼進(jìn)行累加運(yùn)算和相位幅度轉(zhuǎn)換的組合方法。JosephTierney等人提出了數(shù)字頻率合成的想法，也就是DDS技術(shù)，然而，因?yàn)槲㈦娮雍蛿?shù)學(xué)電信號(hào)加工技術(shù)的局限性，這種技術(shù)還沒有得到充足的關(guān)注。由于電子信息技術(shù)的真實(shí)需求以及數(shù)字IC和微小型集成電路系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，直接數(shù)字頻率合成技術(shù)也在逐漸展現(xiàn)出它的優(yōu)越性。1.2本文研究目的本設(shè)計(jì)主要是通過相位同步技術(shù)產(chǎn)生高頻正弦波、方波和三角波。相位同步電路的分頻比由單片機(jī)控制，與參考振蕩源相比產(chǎn)生信號(hào)。然后，用低通濾波器產(chǎn)生的直流控制振蕩電壓，形成相位同步電路。當(dāng)壓控振蕩器的頻率等于振蕩參考頻率時(shí)，用環(huán)路監(jiān)測(cè)輸出頻率。PLL鎖相環(huán)有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如技術(shù)比較成熟、頻帶寬、頻率穩(wěn)定度高、準(zhǔn)確性好、價(jià)格低、頻譜質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、穩(wěn)定輸出，跟蹤正弦特性信號(hào)性能較好，并能有效地抑制雜散。把鎖相環(huán)電路看作一個(gè)信號(hào)傳輸系統(tǒng)，則有輸入和輸出，即信號(hào)的激勵(lì)和響應(yīng)，則可以把環(huán)路濾波理解為需要?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)地提高整個(gè)信號(hào)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性而設(shè)計(jì)的傳輸函數(shù)，實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)的信號(hào)輸出，因此可以跳出現(xiàn)在局限的思維圈，嘗試用自動(dòng)控制原理傳遞函數(shù)的方法進(jìn)行定量的分析。當(dāng)鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定時(shí)，它還具有“捕獲”信號(hào)的能力。VCO（壓控振蕩器）可以在一個(gè)范圍內(nèi)自動(dòng)跟蹤輸入信號(hào)的變化，如果輸入信號(hào)的頻率在鎖相環(huán)的捕獲范圍內(nèi)變化，則鎖相環(huán)可以捕獲輸入信號(hào)的頻率然后強(qiáng)制VCO在這個(gè)頻率上鎖定。鎖相環(huán)的應(yīng)用非常靈活，如果輸入信號(hào)頻率f1不等于VCO輸出信號(hào)頻率f2，并且要求保持比例關(guān)系或差分關(guān)系的恒定關(guān)系，則可以將運(yùn)算器添加到外部以滿足不同操作的需要。傳統(tǒng)的鎖相環(huán)通常由分立元件和模擬電路構(gòu)成，但現(xiàn)在經(jīng)常使用集成電路的相位鎖定，CD4046是通用CMOS相位鎖定集成電路，Ui、Uo的相位差為Δφ在0°-180°的范圍內(nèi)變化時(shí)，Uφ的脈沖寬度m也變化，即占空比也變化。比較器I的輸出信號(hào)的頻率等于輸入信號(hào)的頻率的兩倍，并且與兩個(gè)輸入信號(hào)之間的中心頻率保持90°的相位移，但是輸出頻率fout不一定是對(duì)稱波形。為了最大化鎖定范圍，相位比較器I需要輸入電壓和輸出電壓的占空比為50%（即方波）。1.3研究?jī)?nèi)容鎖相環(huán)通過檢測(cè)設(shè)備輸入和輸出信息之間的相位差，并通過鑒相器以電壓形式轉(zhuǎn)換以輸出信息，然后通過低通濾波器濾波可以實(shí)現(xiàn)直接控制傳輸?shù)念l率，然后對(duì)VCO的電壓控制。接著，將輸出信號(hào)反饋到輸入通道，在能夠識(shí)別輸入信號(hào)相位差的輸入端，接收用于產(chǎn)生電子信號(hào)的振蕩器信號(hào)輸出的頻率和相位的反饋閉環(huán)控制的動(dòng)作。如果信號(hào)的輸出頻率與信號(hào)的輸入單位時(shí)間內(nèi)周期性的變化完成的次數(shù)成比例，則輸出電流方向的電壓值大小與電壓供給的相位差保持不變，使電壓輸出和輸入的信號(hào)相位同步成為現(xiàn)實(shí)。如果電路信號(hào)的輸入在相位和頻率上都是瞬態(tài)的，則VCO相位和頻率也可以連續(xù)地跟蹤信號(hào)輸入的相位和頻率的變化，并且這種狀態(tài)被稱為跟蹤狀態(tài)。使用鎖相環(huán)同步技術(shù)產(chǎn)生高頻信號(hào)，在單片機(jī)控制同步相位鎖定環(huán)的分頻比后，與基準(zhǔn)振蕩源相比產(chǎn)生PD信號(hào)，通過低通濾波器產(chǎn)生直流電壓，控制振蕩電壓，完成相位鎖定。當(dāng)振動(dòng)控制電壓的頻率等于振動(dòng)參考頻率時(shí)，環(huán)路被鎖定以產(chǎn)生正弦波、三角波和方波，并且輸出頻率由環(huán)路監(jiān)測(cè)。第2章信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案PLL在規(guī)定界限內(nèi)維持輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的相位差恒定（Δφ只是空間x的函數(shù)，對(duì)于不同時(shí)間t是恒定的），以此達(dá)成輸出信號(hào)頻率跟隨輸入信號(hào)頻率的目的。在特定的頻率界限內(nèi)，當(dāng)有一個(gè)頻率信號(hào)注入到振蕩器中時(shí)，振蕩電路的振蕩頻率會(huì)被牽引，PLL鎖相環(huán)能夠通過兩次捕獲來達(dá)到運(yùn)算的邏輯電路的差值恒定的目的，讓運(yùn)算輸入信號(hào)的單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化次數(shù)，以維持PLL的鎖定。設(shè)計(jì)這種能提供各種單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)、波形和輸出的高低電平和電信號(hào)的設(shè)備，即高頻信號(hào)發(fā)生器。高頻信號(hào)發(fā)生器包括電容反饋和電感反饋振蕩電路、分頻器、PLL、輸出電路等，采用AT89C51控制分頻比，實(shí)現(xiàn)頻率一致的目的。設(shè)計(jì)方案如圖2-1所示。圖2-1設(shè)計(jì)方案1PLL電路是檢測(cè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的相位差有確定關(guān)系的電路。表示其間關(guān)系的函數(shù)稱為鑒相特性設(shè)備，將其轉(zhuǎn)換為電勢(shì)差形式輸出信號(hào)，并通過允許比截止頻率低的信號(hào)但不允許高于其的低通濾波特性將其控制為VCO（壓控振蕩器）的控制電壓，控制VCO輸出信號(hào)的頻率。隨后，產(chǎn)生電子信號(hào)的電子元件輸出的頻率和相位信號(hào)通過反饋通道返回鑒相器，以形成閉環(huán)控制。圖2-2設(shè)計(jì)方案2高頻電路情況復(fù)雜，于是我們將方案2中的低通濾波器替換成環(huán)路濾波器，就可以幫助過濾除去高頻雜波和干擾，實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)調(diào)整整個(gè)電路的穩(wěn)定性。壓控振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)不穩(wěn)定，容易跑偏，為確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，減小誤差，產(chǎn)生的高頻信號(hào)與輸入信號(hào)做比較前需加入分頻。2.2振蕩器正弦波振蕩器是指一種不經(jīng)過輸入電路控制就能夠自發(fā)地把直流電轉(zhuǎn)化為一定頻譜和振幅的正弦交變電壓(電流)的集成電路。輸出電壓經(jīng)過正反饋系統(tǒng)分壓后，經(jīng)同相比例電路與輸入頻率進(jìn)行比較。由運(yùn)放所形成的RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路經(jīng)過運(yùn)放內(nèi)的晶體管進(jìn)入非線性單元穩(wěn)幅，并經(jīng)過在外圍的負(fù)反饋系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅的目的。2.3分頻器分頻是指將意單一頻率信號(hào)的頻率降低為原來的1/N，就叫N分頻。實(shí)現(xiàn)分頻的電路或裝置稱為“分頻器”。在電子信息技術(shù)中，為了得到更高準(zhǔn)確度的單位時(shí)間內(nèi)重復(fù)的振蕩次數(shù)，一般使用的是石英晶體振蕩器，但是作為諧振器來穩(wěn)定或控制其頻率的振蕩電路的頻率是單一頻率,通過頻率合成可以得到許多不連續(xù)的頻率。借助一個(gè)中間媒介才能產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的頻率合成器由PLL實(shí)現(xiàn)的，其功能和性質(zhì)接近直接頻率合成器，而且所占空間小、成本較低、操作簡(jiǎn)單。在鎖相環(huán)回路的反饋通路中，即放大信號(hào)的電路中存在將從外部到內(nèi)部的電路送到的電路接通電路，接上濾波的分頻器，便可得到鎖相反饋控制電路的倍頻的電路，如圖2-3所示，fin源于利用石英晶體作為諧振器來穩(wěn)定或控制其頻率的振蕩電路，輸出頻率fout經(jīng)過N頻率分解后與fin進(jìn)行相位的間接頻率測(cè)量方法做比較。當(dāng)閉合回路固定不動(dòng)時(shí)，使相位差有一定關(guān)聯(lián)，輸入的2個(gè)信號(hào)的單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)相同，鎖相環(huán)的輸出頻率fou=N*fin/M，改變N的數(shù)值，就可以得到fin/M不同倍數(shù)的輸出頻率fout。圖2-3輸出N/M倍頻該倍頻器能夠通過與輸入頻率相乘進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過間接頻率測(cè)量方法的鑒相器用于比較N次與工頻頻率不同的成分的信號(hào)和VCO信號(hào)。如果環(huán)路被鎖定，則達(dá)到了期望頻率倍數(shù)。數(shù)字倍頻環(huán)路通過變化分頻的次數(shù)就能使無論是什么倍數(shù)的倍頻都能夠達(dá)成。如果環(huán)路被鎖定，fo=Nfi，通過改變外部周期信號(hào)分頻，其頻率恰為輸入信號(hào)頻率的純分?jǐn)?shù)的系數(shù)N，可以改變頻率倍數(shù)的大小。與之類似就是本次設(shè)計(jì)要用到的分頻鎖相環(huán)，二者都有兩種形式的脈沖環(huán)和數(shù)字環(huán)：脈沖掃描和數(shù)字環(huán)路。與完成倍頻功能的PLL不同且相反，分頻器進(jìn)行的是兩個(gè)數(shù)相除的計(jì)算操作，輸出為fo=fi/N的頻率。2.4壓控振蕩器壓控振蕩器是組成PLL的部，當(dāng)鎖相環(huán)內(nèi)的定時(shí)電容器的充電電流與輸入的控制電流成反比例時(shí)，CO的振蕩頻率也就與輸入的限制電流成反比例。當(dāng)控制電流為零時(shí)，輸出頻率最低，當(dāng)控制電流大于VDD時(shí)，輸出頻率將線性上升至最高頻率。2.5環(huán)路濾波器通常的濾波電路包括只能濾除不變次數(shù)的諧波，可以解決系統(tǒng)中的諧波引起的電壓畸變和斷路器的誤動(dòng)作等問題。PLL濾波器將充電泵檢測(cè)器產(chǎn)生的電流脈沖集成到鑒相器中，以產(chǎn)生施加到壓控振蕩器的調(diào)諧電壓。傳統(tǒng)的方法是增加線性低通濾波器的調(diào)諧電壓，即變?yōu)楦蟮恼担愿纳茐嚎卣袷幤鞯南辔缓皖l率。線性的低通濾波器可以通過無源器件實(shí)現(xiàn)，例如運(yùn)算放大電路中的器件。鎖相環(huán)的帶寬由環(huán)路濾波器的時(shí)間常數(shù)和VCO、鑒相器和分頻器決定。鎖相環(huán)的頻寬決定了瞬間狀態(tài)響應(yīng)、參考電平和噪聲濾波器等特性。在鎖相環(huán)帶寬內(nèi)，振蕩源發(fā)出的相位噪聲主要來自壓控振蕩器的噪聲影響下發(fā)生的信號(hào)相位的變化，而在鎖相環(huán)帶寬外，則來自鑒相器的相位噪聲。2.6鑒相器鑒相器對(duì)PLL的鎖相性能具有很大意義。是一種能夠識(shí)別輸入信號(hào)和電路之間相位差的裝置。該電路輸出電壓和2個(gè)輸入信號(hào)之間的頻率相位的差之間保持一定的關(guān)系，通過改變關(guān)系可得出相應(yīng)值，以保持環(huán)路的穩(wěn)定性，并且可以控制帶內(nèi)和帶外的噪聲，以防止壓控振蕩器的調(diào)諧電壓發(fā)生劇烈變化。其中輸出電壓實(shí)際上與2個(gè)輸入信號(hào)間的2個(gè)頻率相同的交流電相位差有關(guān)。鑒相器被認(rèn)為是PLL的重要組成之一。它從攜帶消息的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)調(diào)頻信號(hào)和調(diào)制相位信號(hào)。鑒別出輸入信號(hào)的相位差的器件可分為模擬構(gòu)成的鑒相電路和數(shù)字部件構(gòu)成的鑒相電路。相位補(bǔ)償是為了改善輸出波形。其檢測(cè)到的電位差就是鑒相器的輸出電壓。相位檢測(cè)器的相位分辨率特性為鋸齒形。由于其頻率分辨率功能，被稱為頻率輸出相位分離器。相位比較信號(hào)經(jīng)過多次處理，但仍可能包含干擾信號(hào)。轉(zhuǎn)換為矩形波后，噪聲的影響在理想矩形波的前沿和后沿附近，而高低電平的中間部分不受噪聲的影響；相位分辨信號(hào)具有相同的頻率和一定的相位差，兩個(gè)信號(hào)的邊緣一起移動(dòng)。受噪聲影響的每個(gè)通道的前后邊沿完全對(duì)應(yīng)于不受其他通道影響的電平部分。普通的鑒相器不能抑制噪聲，即便少許震顫也會(huì)使相位損失。2.7單片機(jī)控制系統(tǒng)AT89C51是一款性能較強(qiáng)的8位CMOS集成電路組成的中央處理器，具有可編程4K字節(jié)閃存（FlashMemory）和可進(jìn)行數(shù)次編定程序，為一種能夠讀寫許多存儲(chǔ)單元的集合。該裝置使用ATMEL疏密程度較高且很難丟失儲(chǔ)存的制作技術(shù)，同時(shí)容納MCS-51系列設(shè)備，其可下發(fā)的控制功能的指令和管腳輸出。AT89C51是一款效率高的MCU，它兼并了8位的多樣化的功能中央處理器和閃存Flash。此外，它還為許多用于運(yùn)行特定單獨(dú)控制型出入口控制系統(tǒng)且具有多種處理方式和數(shù)據(jù)分析能力，調(diào)控系統(tǒng)幫助多變化且經(jīng)濟(jì)高效的規(guī)劃。2.8本章小結(jié)本設(shè)計(jì)利用RC諧振電路產(chǎn)生信號(hào)，經(jīng)分頻器處理后輸入到鎖相環(huán)的信號(hào)輸入端，調(diào)頻器調(diào)頻后，將調(diào)頻信號(hào)反饋到鎖相環(huán)的鑒相器，通過識(shí)別輸入信號(hào)調(diào)頻信號(hào)之間相位差，利用輸出電壓和2個(gè)輸入信號(hào)之間的頻率相位的差之間有不變的關(guān)系的特性，通過改變關(guān)系可得出相應(yīng)值，以保持環(huán)路的穩(wěn)定性。經(jīng)鎖相環(huán)芯片的濾波電路進(jìn)行濾波，再經(jīng)壓控振蕩器后輸出波形。利用單片機(jī)控制分頻比，從而達(dá)到頻率一致的目的。第3章信號(hào)發(fā)生硬件電路3.1鎖相器原理分析圖3-1鎖相環(huán)原理框架圖如PLL原理圖3-1所示，能夠根據(jù)各個(gè)連接點(diǎn)的輸入和輸出的信號(hào)，創(chuàng)造互相對(duì)應(yīng)的關(guān)系。鑒相器可由公式（3.1）展現(xiàn)。假定相位誤差是QUOTE，就能夠得出這個(gè)關(guān)系式（3.2）。QUOTE公式（3.1）QUOTE公式（3.2）根據(jù)公式在拉普拉斯變換域當(dāng)中，線性的低通濾波器工作的效果可以寫成公式（3.3）。QUOTEVc(s)=F(s)Vd(s)Vc(s)=F(s)VCO與控制電壓QUOTEVcVc成正比，因?yàn)橄辔磺髮?dǎo)為頻率，相位與控制電壓QUOTEVCVC的積分成正比，經(jīng)過拉氏變換后可可以寫成公式（3.4）。QUOTE公式（3.4）從上述解析中，能夠得出每個(gè)合成單元的總傳輸函數(shù)（PLL的分頻比n為1）。從閉環(huán)傳遞函數(shù)和誤差傳遞函數(shù)可以得出，此系統(tǒng)的傳遞函數(shù)讓輸入信號(hào)進(jìn)行低頻濾波，而進(jìn)行高頻濾波的是誤差傳遞函數(shù)的信號(hào)。這還取決于參考源帶內(nèi)相位噪聲環(huán)路選頻裝置的輸出頻率，這也解釋了為什么帶外影響信號(hào)相位的隨機(jī)變化取決于壓控振蕩器。硬件電路圖如圖3-2。圖3-2硬件電路圖該硬件電路主要包括信號(hào)源模塊、M分頻模塊、鎖相環(huán)模塊、N分頻模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示模塊和單片機(jī)模塊。3.2信號(hào)源模塊用CMOS與非門和1MHz晶體構(gòu)成振蕩器，如圖3-3所示。圖3-3信號(hào)源設(shè)計(jì)原理圖如圖3-3所示，由CD4049反相器、R5、晶振、C2和C3構(gòu)成的RLC并聯(lián)電路作為整個(gè)電路的振蕩電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。后面串聯(lián)的兩個(gè)CD4049反相器主要是為了讓信號(hào)反向產(chǎn)生方波。3.3M分頻模塊分頻電路主要采用CD4518，CD4518引腳圖如圖3-4所示：圖3-4CD4518引腳圖CD4518是一個(gè)雙BCD同步加計(jì)數(shù)器，由兩個(gè)一樣的同步四級(jí)計(jì)算器所構(gòu)成。每單個(gè)單元有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端CLK和EN，可用時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿觸發(fā)?？芍粲肊NABLE信號(hào)下降沿觸發(fā)，觸發(fā)信號(hào)由EN端輸入，CLK端置“0”；若用CLOK信號(hào)上升沿觸發(fā)，觸發(fā)信號(hào)由CLOK端輸入，ENABLE端置“1”。RESET端是清零端，RESET端置“1”時(shí)，計(jì)數(shù)器各端輸出端Q1～Q4均為“0”，只有RESET端置“0”時(shí)，CD4518才開始計(jì)數(shù)。CD4518是一個(gè)同步加計(jì)數(shù)器，在一個(gè)封裝中含有兩個(gè)可互換二/十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其功能引腳分別為1～7和9～15。圖3-5電路原理圖CD4518采用并行進(jìn)位，只需輸入一個(gè)脈沖，Q1翻轉(zhuǎn)，Q1為1，Q4為0時(shí)，輸入一個(gè)脈沖，Q2翻轉(zhuǎn)，Q2=1=Q1，再輸入一個(gè)脈沖，Q3翻轉(zhuǎn)，Q3=Q2=Q1=1,再輸入一個(gè)脈沖，Q4翻轉(zhuǎn)。這樣從0態(tài)開始計(jì)數(shù)，每輸入10個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)單元就會(huì)回歸零態(tài)。3.4鎖相環(huán)模塊本次設(shè)計(jì)采用CD4046作為鎖相環(huán)的核心部件，CD4046是通用CMOS鎖定集成電路，具有電源電壓范圍廣（約3-8V）、輸入阻抗高（約100M）、動(dòng)態(tài)消耗功率小等特征。微功耗設(shè)備中，即使中心頻率為10kHz，耗電也只有600uW。如圖3-6所示。圖3-6CD4046原理圖CD4046內(nèi)部的主要部件是相位比較器I、II、整形電路、壓控振蕩器VCO、源極跟隨器、線性放大器等。比較器I采用在Ui和Uo中的一個(gè)是高電平、一個(gè)是低電平的情況下輸出高電平的異種或柵極結(jié)構(gòu)。如果級(jí)別相同，則輸出較低的級(jí)別。相位比較器II主要提取鎖定信息和數(shù)字誤差信號(hào)，以便于在實(shí)現(xiàn)鎖定后在相位比較器II的二種輸入信息間保持零相位移。假設(shè)在CD4046內(nèi)部的定時(shí)電容器的充電電流與9腳輸入的控制電流成比例，那么VCO的振蕩頻率也就與9腳電流成比例。當(dāng)限制電流為零時(shí)，輸出頻率減小。當(dāng)限制電流小于VDD時(shí)，輸出頻率線性地上升至最高頻段。因?yàn)樗蠧D4046的充放電功能都是由同一個(gè)電容實(shí)現(xiàn)的，從而可以輸出對(duì)稱的方波。3.5N分頻模塊調(diào)頻電路主要采用CD4522進(jìn)行調(diào)頻，CD4522引腳圖如圖3-7所示。圖3-7CD4522引腳圖CD4522是可預(yù)先設(shè)定的二—十進(jìn)制1/N減法計(jì)數(shù)器。這里D1-D4是預(yù)設(shè)端子，Q1-Q4是計(jì)數(shù)器輸出端子，其余的控制端子的功能如下。在PE＝1的情況下，D1～D4的值進(jìn)入計(jì)數(shù)器EN＝0，在CP＝0的情況下，計(jì)數(shù)器（Q1～Q4）進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。在CF=1且計(jì)數(shù)器（Q1～Q4）減少到0的情況下，在QC＝1、CR＝1的情況下，計(jì)數(shù)器被清零。單片4522分頻器的撥號(hào)開關(guān)是BCD碼開關(guān)，當(dāng)數(shù)據(jù)窗口顯示3時(shí)，A與1、2連接。當(dāng)顯示5時(shí)，A和14連接，其余部分類推。和A相連，也就是浮在空中的時(shí)候，是低電平。動(dòng)作過程使撥號(hào)開關(guān)為N，在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)設(shè)為PE＝1，然后，N被設(shè)置在IC中的計(jì)數(shù)器上，并且當(dāng)下一CP來時(shí)，計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)變?yōu)镹-1，并且計(jì)數(shù)器變?yōu)?，直到第N個(gè)CP來。此時(shí)，由于CF=1，QC＝1，即PE＝1又回到開始狀態(tài)，開始新的循環(huán)。顯然，每當(dāng)N個(gè)CP來時(shí)，QC應(yīng)該是高電平（即QC），即QC（CP的N個(gè)分頻信號(hào))。單片CD4522頻率合成器可以構(gòu)成1-9kHz的頻率變化范圍，為了達(dá)到更高的頻率變化范圍，可以采用3個(gè)耦合來達(dá)到1-999kHz的變化范圍，大幅擴(kuò)大頻率的變化范圍，撥盤開關(guān)的數(shù)值是多少VCO輸出信號(hào)的頻率是多少kHz。CD4522原理圖如圖所示：圖3-8CD4522原理圖3.6信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊信號(hào)轉(zhuǎn)換電路原理圖如下：圖3-9波形轉(zhuǎn)換電路原理圖積分電路的RC越大，三角波的斜率越小，RC越小，斜率越大，電容一般為nf級(jí)別。常常還要在電容兩端并聯(lián)上一個(gè)電阻。因?yàn)樵谶\(yùn)放中存在一個(gè)失調(diào)幾毫伏的電壓，但是累加過后就會(huì)形成一個(gè)很大的直流電壓，導(dǎo)致波形出現(xiàn)很大的直流分量在里面，導(dǎo)致波形輸出有差異，不滿足要求。根據(jù)已學(xué)知識(shí)可知，三角波可以通過方波經(jīng)過處理后得到。查閱資料可知，可以用積分電路實(shí)現(xiàn)由方波電路到三角波電路的轉(zhuǎn)換。正弦波的產(chǎn)生也是整個(gè)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。最開始考慮用方波轉(zhuǎn)換成正弦波，但是難度很大，于是考慮將方波先轉(zhuǎn)換成三角波，再將三角波轉(zhuǎn)換成正弦波。將三角波變換為正弦波的原理主要使用傅立葉級(jí)數(shù)展開式，但是從展開式可以看出，三角波存在基波、3次、5次等基次諧波，所以使用低通濾波器對(duì)基波進(jìn)行濾波，剩下的是正弦波。然而，低通濾波器的帶通截至頻率大于三角波的基波頻率，并且小于三角波的三次諧波的三次諧波頻率。3.7LCD顯示模塊液晶顯示屏選用LM016L，LM016LLCD顯示屏采用HD44780控制器，此控制器的優(yōu)點(diǎn)在于指令簡(jiǎn)單但是功能性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)字符閃爍和字符移動(dòng)等功能，可以通過按鍵選擇位，改變頻率的大小。LM016LLCD顯示屏原理圖如圖3-10所示。圖3-10LM016L液晶顯示屏3.8單片機(jī)模塊在本設(shè)計(jì)中，AT89C51主要是通過軟件形式改變分頻比，即在寫入的程序中改變分頻比。AT89C51中有4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(00H-7FH為片內(nèi)RAM，80H-FFH為特殊功能寄存器SFR)，32個(gè)I/O口線，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。以掉電的方式保存RAM中的內(nèi)容，振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。圖3-11單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-11所示，單片機(jī)最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路、晶體振動(dòng)和單片機(jī)。通過程序的寫入，按下與P12腳相連的按鍵可以選擇想要改變的位置，十位，百位和個(gè)位。當(dāng)按下與P13腳相連的按鍵時(shí)，可以改變數(shù)值，從而改變輸出波形的頻率。晶采用11.0592MHz。復(fù)位電路的電容電壓不變，系統(tǒng)接通電源后RST引腳變?yōu)楦唠娖?，高電平的持續(xù)時(shí)間由電路的RC決定。3.9本章小結(jié)RC諧振電路產(chǎn)生1MHz信號(hào)后，經(jīng)兩個(gè)CD4049反相器輸出方波信號(hào)，經(jīng)CD4518進(jìn)行1000分頻，把輸入的1MHz變成10KHz的信號(hào)，10KHz的方波信號(hào)給CD4046鎖相環(huán)，經(jīng)過CD45221/N減法計(jì)數(shù)器調(diào)頻后將調(diào)頻信號(hào)反饋給CD4046，使得CD4046的4腳輸出的信號(hào)等于輸入信號(hào)，最后的輸出信號(hào)fR等于輸入信號(hào)的N倍。輸出信號(hào)經(jīng)濾波電路和振蕩電路后輸出。第4章信號(hào)發(fā)生器軟件實(shí)現(xiàn)4.1程序設(shè)計(jì)思路及流程圖4-1程序流程圖編寫完程序后將程序放入KEIL軟件中進(jìn)行調(diào)試，并利用該軟件將代碼燒錄到單片機(jī)中，進(jìn)行調(diào)試仿真。軟件程序主要控制單片機(jī)各引腳的輸出，調(diào)節(jié)分頻比，控制波形輸出，控制LCD顯示屏顯示。4.2程序設(shè)計(jì)模塊程序設(shè)計(jì)主要包括以下模塊：主函數(shù)模塊：定義數(shù)值類型，調(diào)用延時(shí)程序，定義數(shù)據(jù)發(fā)送位。（2）單片機(jī)最小系統(tǒng)：核心控制、驅(qū)動(dòng)配置；（3）按鍵控置。圖4-3按鍵控制按鍵主要有選位按鍵、調(diào)頻按鍵和復(fù)位按鍵。當(dāng)選擇按鍵按下，選擇要調(diào)節(jié)的位通過調(diào)頻按鍵進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，當(dāng)按下復(fù)位按鍵后，頻率設(shè)置清零，回歸最開始的狀態(tài)。（4）LCD液晶顯示：利用程序驅(qū)動(dòng)單片機(jī)L驅(qū)動(dòng)CD液晶顯示屏，并接受數(shù)據(jù)來顯示。圖4-4LCD顯示流程圖4.3本章小結(jié)AT89C51軟件代碼包括函數(shù)定義、數(shù)據(jù)的初始化、LCD顯示屏程序、按鍵加減、調(diào)頻程序和延時(shí)程序等。首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，定義一些函數(shù)，例如主函數(shù)，接下來就是LCD的顯示程序，按鍵加減控制輸出頻率，控制LCD液晶顯示屏的輸出，調(diào)節(jié)的頻率可以通過LCD顯示屏監(jiān)測(cè)。第5章調(diào)試結(jié)果分析5.1電路設(shè)計(jì)原理圖本電路設(shè)計(jì)主要以CD4046作為鎖相環(huán)的核心芯片，采用3個(gè)CD4522實(shí)現(xiàn)高頻調(diào)頻的設(shè)計(jì)要求，單片機(jī)通過程序控制分頻比、電路數(shù)碼管的顯示以及按鍵調(diào)頻，再通過積分電路和濾波電路實(shí)現(xiàn)CD4046輸出的方波到三角波和正弦波的轉(zhuǎn)換。電路原理圖如圖5-1所示：圖5-1總電路設(shè)計(jì)原理圖5.2結(jié)果分析圖5-2波形輸出經(jīng)CD4046輸出的是方波，方波經(jīng)積分電路后輸出三角波，對(duì)方波函數(shù)進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)展開，可發(fā)現(xiàn)里面有基波和很多奇次諧波，采取濾波的方法，濾除三角波中多余的諧波，剩余的就是正弦波。通過程序的寫入，按下與P12腳相連的按鍵可以選擇想要改變的位置，十位，百位和個(gè)位。當(dāng)按下與P13腳相連的按鍵時(shí)，可以改變數(shù)值，從而改變輸出波形的頻率。圖5-3調(diào)頻前波形圖5-4調(diào)頻后波形圖5.3硬件電路圖焊接結(jié)果和調(diào)試結(jié)果如圖所示。圖5-5硬件電路圖圖5-61KHz顯示圖5-7999KHz顯示LCD顯示屏的驅(qū)動(dòng)電壓為5V，通過調(diào)節(jié)電位器大小調(diào)節(jié)LCD的驅(qū)動(dòng)電壓使LCD能正常顯示。選用的LCD顯示屏LM016L可以實(shí)現(xiàn)字符的移動(dòng)，利用這一特點(diǎn)與單片機(jī)結(jié)合，當(dāng)按下選擇位按鈕時(shí)，選擇要調(diào)節(jié)的字符位，再通過按鍵加減實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)節(jié)，這一調(diào)頻信號(hào)發(fā)送給CD4522，CD4522進(jìn)行N-1計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到0時(shí)，將信號(hào)發(fā)送給鎖相環(huán)，鎖相環(huán)通過鑒相器進(jìn)行調(diào)頻。實(shí)物波形圖如圖所示。圖5-8三角波波形顯示該三角波波形由CD4046產(chǎn)生的方波信號(hào)通過RC積分電路產(chǎn)生。將方波轉(zhuǎn)換為三角波，濾波器可以對(duì)信號(hào)中的特定頻率的內(nèi)容進(jìn)行有效濾除，得到一個(gè)消除特定頻率后的信號(hào)，將通過的方波轉(zhuǎn)為三角波，時(shí)間常數(shù)通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)可以使輸出的波形更接近三角波。根據(jù)方波的周期，在電路的時(shí)間常數(shù)τ=RC比較小時(shí)，那么電容的充放電速度會(huì)比較快，指數(shù)規(guī)律的變化會(huì)更接近于三角形。電路的時(shí)間常數(shù)τ=RC需要大于方波的周期。根據(jù)F=電容的充放電曲線是按照指數(shù)規(guī)律變化的，接近于三角形。在電路的時(shí)間常數(shù)τ=RC比較小時(shí)，那么電容的充放電速度會(huì)比較快，指數(shù)規(guī)律的變化會(huì)更接近于三角形。所以適當(dāng)選擇R、C的值，就可以得到三角波輸出。圖5-9方波波形顯示該方波波形是由CD4046接受信號(hào)源后產(chǎn)生的波形，由于CD4046的充放電都是由同一個(gè)電容完成，所以能輸出對(duì)稱的方波波形。圖5-10正弦波波形顯示在三角波中含有大量的高次諧波，可以用低通濾波器濾除高次諧波，得到正弦波。三角波含有基波和3次、5次等奇次諧波，因此通過低通濾波器取出基波，濾除高次諧波，即可將三角波轉(zhuǎn)換成正弦波。低通濾波器的截止頻率應(yīng)大于三角波的基波頻率。圖5-8中的R6和R8為調(diào)節(jié)電阻，放大倍數(shù)通常小于2。5.4本章小結(jié)實(shí)物主要是通過數(shù)碼管顯示調(diào)節(jié)的頻率大小，通過CD4046產(chǎn)生波形，再通過積分以及濾波電路實(shí)現(xiàn)波形的轉(zhuǎn)換。按鍵則可以調(diào)節(jié)輸出波形的頻率，觀察波形圖，可輸出頻率為1kHz-999kHz的波形。按動(dòng)實(shí)物圖中左邊第一個(gè)按鈕即可實(shí)現(xiàn)頻率的復(fù)位，按動(dòng)中間的按鈕即可以選擇要調(diào)節(jié)的位，按動(dòng)最右邊的按鈕可以調(diào)節(jié)頻率的輸出。頻率步進(jìn)為1KHz，頻率穩(wěn)定度小于1KHz。第6章總結(jié)通過這次實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)鎖相環(huán)的工作機(jī)理以及作用，并且鎖相環(huán)的使用也越來越普遍，因?yàn)殒i相環(huán)是一種無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓潭l率的方式。因此，它可以用來提高電視接收機(jī)的行同步能力和幀同步能力，比如提供參考載波以實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)、建立比特同步系統(tǒng)等，從而增強(qiáng)了干擾防止的能力。但在實(shí)踐過程中也出現(xiàn)了若干問題。開始時(shí)輸出一直沒有信號(hào)。首先，研究了振蕩源，M分頻，N分頻和相位鎖定模塊，首先確認(rèn)了該模塊有問題。檢查結(jié)果表明，振蕩源不振動(dòng)，認(rèn)真檢查電路后發(fā)現(xiàn)芯片資料沒有認(rèn)真閱讀。CD4049的電源是一雙，我接通了16個(gè)電源。首先，分析了振蕩源，M分頻模塊，N分頻模塊和鎖相環(huán)模塊，并證明了這些模塊的問題。檢測(cè)結(jié)果顯示，振蕩源不振蕩，但仔細(xì)檢測(cè)電路后發(fā)現(xiàn)芯片資料并未仔細(xì)讀取。在振蕩源振蕩之后，輸出還沒有信號(hào)。檢測(cè)M分頻信號(hào)時(shí)，用示波器觀察CD4518分頻器的所有輸出信息，輸出結(jié)果均為一KHz，很明顯M分頻信號(hào)系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。檢查鎖相環(huán)部分時(shí)，斷開了CD4046的相位檢測(cè)器輸入端(3)腳和CD4522的連接線，短連接CD4046的(3)腳和(4)腳，但并不做分頻。CD4046的(14)腳輸入數(shù)KHz~數(shù)百KHz的CMOS信號(hào)，CD4046的(4)腳輸出信息能夠跟隨(14)腳的信息，所以在鎖相環(huán)部分也正常。檢查N分頻時(shí)，由輸入源直接在CD4522的輸入端口上，輸入100kHZ信息，然后撥盤開關(guān)撥到一百，看輸出頻率是否在1KHz，根據(jù)結(jié)果無輸出信息，再判斷問題在N分頻部分，最后再用單段電路的方式檢測(cè)1個(gè)單獨(dú)的CD4522是否正常，連接到級(jí)聯(lián)，使得撥號(hào)開關(guān)達(dá)到100或更多，并且可以通過示波器觀察分頻器的輸入和輸出波形。設(shè)計(jì)主要的任務(wù)是，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題，并通過運(yùn)用理論知識(shí)增強(qiáng)自己處理社會(huì)現(xiàn)實(shí)問題的能力。對(duì)經(jīng)過測(cè)試后發(fā)現(xiàn)的問題，分析和消除的問題，并結(jié)合自身在社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中出現(xiàn)的問題，在測(cè)試過程中需要注意調(diào)整。各單元在通過試驗(yàn)后進(jìn)行了綜合考核。那樣的話，就能夠更有效的檢測(cè)問題的存在。也因此，在這個(gè)試驗(yàn)中，由于最初并未出現(xiàn)過晶體振蕩,于是把1MHz的信號(hào)當(dāng)作直接的頻率源輸入，并檢查了M分頻信號(hào)的輸入輸出是否正常,從而確定了N分頻信號(hào)是否正確。然后我們就學(xué)習(xí)了根據(jù)測(cè)試結(jié)果解釋一個(gè)現(xiàn)象。比如,在測(cè)試M分頻信號(hào)的過程中,發(fā)現(xiàn)第二個(gè)CD4518輸入了10KHz，可是由于輸出中沒有信號(hào)，所以第二個(gè)4518存在問題。更換芯片后，發(fā)現(xiàn)M分頻正常工作，并輸出到了1KHz。在設(shè)計(jì)電路板以前，要首先對(duì)整體電路構(gòu)成以及各洞洞板的布置情況做出分析。而在焊電路板以前，就必須要做好一些準(zhǔn)備工作，將所有元器件和工具都準(zhǔn)備好，很關(guān)鍵的地方就是要選用一個(gè)比較新的洞洞板，這樣可以在焊的過程中更加好焊，易于將錫線粘上。因?yàn)橐纬蓮?KHz-999KHz的較高頻率，所以在連接電路時(shí)要盡可能的將所有器件都貼到洞洞板上，減少了所有器件的接口，以便減少對(duì)電路的干擾。但是要是稍微連錯(cuò)了的話就不好改，所以在焊接時(shí)也要十分的仔細(xì)。本次實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)是方波信號(hào)輸出后的變換，最初打算將用鎖定環(huán)直接輸出的方波轉(zhuǎn)換成正弦波，但大多采用逆變器電路，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通過調(diào)查資料，首先可以將方波用積分電路轉(zhuǎn)換成三角波，將三角波用積分電路轉(zhuǎn)換成正弦波。最初使用MAX038和MC1415151來考慮設(shè)計(jì)，但是其優(yōu)點(diǎn)是可以通過開關(guān)電感來擴(kuò)展鎖定環(huán)的帶寬，并且可以將頻率從25MHz調(diào)整到110mhz。但是，這樣的計(jì)劃和設(shè)計(jì)比較難，需要不斷調(diào)試的時(shí)間。為了通過低于截止頻率的信號(hào)信道，需要穩(wěn)定的直流電壓?？刂祁l率和電壓不穩(wěn)定時(shí)，輸出會(huì)振動(dòng)。對(duì)低路徑中的電阻電容值進(jìn)行了多次測(cè)試，發(fā)現(xiàn)如果電容值太小，則低路徑后的直流電壓具有紋理波成分。容量值太大的話，充電和放電時(shí)間太長(zhǎng)。低通濾波器的變化速度不能達(dá)到局部放電信號(hào)的變化速度，并且降低了電壓控制振動(dòng)的輸出頻率。為了滿足設(shè)計(jì)條件，必須調(diào)整電感和容量，使壓力控制振動(dòng)的輸出頻率在25MHz到110Mhz之間。電路頻率高的信號(hào)會(huì)受到干擾。單片機(jī)與其他電路共用電源時(shí)，會(huì)干擾單片微控制器：測(cè)試過程中，不同接地方式測(cè)量的波形完全不同：測(cè)試結(jié)束時(shí)導(dǎo)線過長(zhǎng)，導(dǎo)致高頻輻射和非線性失真。相反，采用了使用CD4046的設(shè)計(jì)。因?yàn)镃D4046可以直接輸出其中的一個(gè)波，大大減少了工作量，可以使之后的正弦波和三角波的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單和便利。當(dāng)采用AT89C51作為微處理器時(shí)，由于AT89C51的引腳懸空處于高電平，按下按鈕時(shí)，相應(yīng)引腳的電平將變?yōu)榈碗娖?，以確保鍵值保持不變，并且按鍵的公共端應(yīng)接地。相位同步頻率合成可以將精確的參考頻率傳輸?shù)饺魏晤l率。提供各種頻率、波形和輸出電平電信號(hào)的設(shè)備的頻率穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，能夠在比較寬的固定和特征位置的基準(zhǔn)頻率界限（即晶體振蕩器電平）和頻率調(diào)整范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。因此，它可以達(dá)到相同的大小。作為一種高穩(wěn)定性的寬帶信號(hào)源，它在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。PLL中環(huán)路濾波器的決定因素：VCO（壓控振蕩器）的頻率為14.142MHz，Kv為4.00MHz/V

。PLL的頻域，所在輸出頻率為15MHz左右的基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真。對(duì)于相位噪音能夠使用10~100kHz的Brick-WallFilter進(jìn)行濾波操作，其相位噪音為0.00degreerms。通道的中間單位時(shí)間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)為25kHz，信號(hào)負(fù)載的加載固定頻率波的固定頻率是15.0kHz，功率為-91.4dBc。但是AT89C51控制頻率點(diǎn)輸出時(shí)，具有更強(qiáng)的操作性，信號(hào)頻率獲取更準(zhǔn)確、信號(hào)頻率帶寬輸出波形更好等優(yōu)點(diǎn)，在通信系統(tǒng)方面得到了廣泛的應(yīng)用。在分頻器的選擇上最開始選擇用一片CD4017作分頻器組成2-9KHZ頻率合成器。4017構(gòu)成二至九等分頻器，將CD4017組成的分頻器代入1/N分頻器，就組成2-9KHZ頻率合成器?；蛘卟捎脝纹珻D4522頻率合成器構(gòu)成1-9kHz變化。雖然三個(gè)方案都能實(shí)現(xiàn)頻率合成器，構(gòu)成原理簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)清晰，但是一片CD4017和單片CD4522最終頻率只能實(shí)現(xiàn)1-9kHz之間頻率的變化，為了能使頻率新變化范圍增大，采用三片CD4522相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)1-999kHz之間頻率的變化。參考文獻(xiàn)[1]古婧,李昆,劉爭(zhēng).基于PLL信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)[J].信息通信,2015(7).[2]李鵬.

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