基于PLL倍频电路的设计与实现
倍频电路设计范文
倍频电路设计范文倍频电路是一种通过倍频器将信号频率倍增的电路。
在许多应用中,需要将信号频率倍增,比如在通信领域中将低频信号转换为高频信号,以增加传输距离和可靠性。
倍频电路设计需要根据具体的应用需求和信号特性,选择合适的倍频器电路和参数。
常用的倍频器电路有倍频整波电路、倍频整数倍电路和倍频锁相环电路。
倍频整波电路通过整流和滤波将信号频率倍增,适用于低功率小幅度信号的倍频。
倍频整数倍电路则是通过电路中的倍频元件(如倍频器二极管、倍频晶体管)将信号频率乘以整数倍。
倍频锁相环电路则是通过锁定一个参考频率,并通过控制多级倍频器的相位和频率来实现信号频率倍增。
在设计倍频电路时,首先要确定输入信号的频率范围、幅度和功率。
然后选择合适的倍频器电路和倍频器元件。
对于倍频整波电路,可以选择使用整流电路和滤波电路,如谐振电路和低通滤波器。
对于倍频整数倍电路,可以选择使用适合的倍频器元件,如倍频晶体管、倍频二极管等。
对于倍频锁相环电路,需要选择合适的相位比较器、VCO(压控振荡器)和分频器等。
在设计倍频电路时,还需要考虑电路的带宽、失真、稳定性和功耗等方面的问题。
带宽要求决定了电路的频率响应范围,失真要求决定了电路的非线性和波形失真程度,稳定性要求决定了电路的抗干扰能力和稳定性,功耗要求决定了电路的能效。
总之,倍频电路设计需要根据具体应用需求和信号特性,选择合适的倍频器电路和元件,考虑电路的带宽、失真、稳定性和功耗等方面的问题,并可以使用仿真软件进行模拟和分析。
这样可以设计出满足要求的倍频电路,提高信号处理和传输的效果。
pll 原理
pll 原理
PLL(Phase Locked Loop)是一种用于在电路中锁相的重要技术。
它由相位比较器、环形混频器、低通滤波器和振荡器组成,用于将输入信号的相位锁定到参考信号的相位。
PLL的原理基于负反馈控制,其中相位比较器用于测量输入信号与参考信号之间的相位差,并输出相关的误差信号。
环形混频器将参考信号和振荡器输出的信号相乘,得到混频后的信号,并将其送入低通滤波器进行滤波处理。
滤波之后的信号作为控制信号,通过调整振荡器的频率和相位来实现与参考信号的相位同步。
PLL主要用于时钟恢复、频率合成、调制解调等应用中。
在时钟恢复方面,PLL可以用于将抖动或失真的时钟信号锁定到参考时钟的相位,使得时钟信号更加稳定和精确。
在频率合成方面,PLL可以根据参考频率和倍频系数生成所需的输出频率。
在调制解调方面,PLL可以通过将调制信号与参考信号进行相乘和滤波,实现解调出原始信号。
总而言之,PLL通过负反馈控制的方式,将输入信号的相位锁定到参考信号的相位,实现了信号的同步和固定相位关系。
它在各种电子设备和通信系统中都得到了广泛的应用。
集成电路PLL后端设计研究与实现
集成电路 P L L后端设计研究与实现
摘 要: 本 文分析 了集成电路锁相 环 电路 的原理 , 通过 对 电路 的研 究对后端设 计进行分析 , 明确版 图设 计要 点 , 以试 图
使后端设计 对会 影响模 块性能等 方面加 以改善。
关键 字: 集成电路 ; P L L ; 版 图设 计
十分 注意 。
叠
的频率可 能与输 出信号 的频率 相差很大 ,此 时 P F D和 电荷泵 改变控制 电 压, 使输 出信号逼近输入信 号。当输入信号频率 和输出信号频率足够接近 时, P F D就被 当作 鉴相器 , 进 行相位锁定 。当相位差 降到零并且 电荷泵保 持相对空 闲时 , 环路就锁定 了。图一是 电荷泵锁相环 结构系统模型框 图。
性, 在某些 场合 ( 如频率 综合信号 源或 固态信号 源等 ) 得到 了非 常广泛韵
应用 。 而P L L 对版 图设计的要求非常高 , 成 功的 P L L 设计可 以说一半 以上 要归 功于版 图设计 。 1 镇相环结构 下面 就用一个 比较典型 的 P L L结构来说 明电路 中需要后 端设计需要
电荷泵 的功能是把 P F D的两个 电压输 出转化成 为电流差输 出 , 输出 电流的平 均值与 P F D的输入差成正 比。 图二 中采用 M O S 开关来 实现电荷 泵 的充放电 。 M1和 M2为电流源 , 它们为环路滤波器提供恒定 的充放电电 流; M 3和 M 4 为电压控制 M O S 开关 ,它们负责控制充 电或放 电通路 的打 开 和断开 ; V B 2 和V B 1 分别为 M1 和M 2 的栅极偏置 电压 ,他们分别 由两 个基 准电压源提供 。可 以在 D O WN和 M 3 的栅极之间插入一 个互补传 输 门, 使延 迟时间相等 。 在此 电路 中 , M O S 开关 的尺寸必须要考虑 , 开关 应尽 量小 , 同时 P管 和 N管的寄生效应要尽量一致 。 所 以在绘制版 图的时候要
基于DDS激励PLL的L波段频率发生器电路设计
L o o p )是一种反馈技术 ,它将输入信号和输 出信号之 间
的相位进行 比较运算 ,得 到相位误差 ( 电压量 )。该相
位误差信号通过反馈调整输 出信号的相位变化 ,使其与
输入信号 的相位一致 ,从而实现 “ 锁相 ”的功能 。
、
基于D D S 激励P L L 频率 发 生器 设计
术进 行 了综 述 。 随后 ,介 绍 了 直接 数 字 频 率 合 成 技 术 ( DDS)与锁 相 环频 率合成技术 ( P L L)的基本原理 ,并给 出了使用DD S 激励P L L 实现L 波段 频 率发 生 器 电路 的设 计 方 案 。经 过 反 复 测 试 ,实现 了L 波段 信 号 变 频 输 出 。完 成 了L 波段 信 号 发 生 器 的 可行 性 验证 。 关键词 :L 波段 ;频率发生 器;D DS ;P L L
方案
1 . 1 DDS 基本 原理 。D DS 由波形存储 器 、相位 累加
器 、低 通 滤 波器 、数/ 模 转换 器 和基 准 时钟 五部 分组 成。 锁相 环路 的基本 结构 如 图2 所示 ,它 是 由鉴相 器 ( P D,P h a s e D e t e c t o r )、压控振荡器 ( V C O,V o l t a g e C o n t r o l O s c i l l a t o r )和环路滤波器 ( L F ,L o o p F i l t e r )组 成 的 。
压控振荡器U MZ . 3 4 5 . A1 6 【 9 的输出功率 为1 2 d B m, 输 出频率 为9 5 0 ~1 7 5 0 MHz ,调频 电压精度 为6 5 MHz /
应用 较 为广泛 】 。将 D DS 的输 出作 为P L L 的输入 源 , 而P L L 的作 用是跟踪倍频锁相环 。其原 理框图如 图3 所
基于DDS和PLL技术的WCDMA信号源的设计及实现
嘞 翘 趱 缓
扩 i de o it i 口 fF ” r r
TA MT E IG■ I N IN&输 V T G C S I R与I F { E N
最后 , 因为本系统设计的输出信号要求具有频率转换 时间短 、 频率分 辨力高等 优点 。而 D S和 P L都具 有各 D L
z W h n ogi te m ui t n e nl i aL . W h n 304,h a u a nx l o m n a o c o g s t , ua 0 7 C i ) H n ec c i th o e C d 4 n
【 bt c】 i a Suc e pr n ite e a h epr etn e ee p etfh ad a iu sm C m ii e eer i A s at Sg l ore s r i ot tn h s r , em nad h vl m no t hr r ccis t . o bn gh s c wt r n iv y m a r e c x i t d o e w e r ty e nt r ah h
兼 容频率控 制
(
性 杖蛾
H M C27 4
): I } 1 I
转换 , 要采用较高的鉴相频率 , 从而保证 D S的频率转换速 D 度能够与 P L的频率锁定同步 , L 保证系统能够正常工作。 因此本信号源采用 1M z H 的鉴相频率 , 为了使锁相环
图 1 系统 功 能 结构 框 图
T N N8煞 s G 悲 M
嘲 魏 翰
i E nd Ⅲ o i dt r iI Tn
【 本文献信息 】胡 宜雪 , 余勋林 , 江鹏 . 于 D S P L技术 的 WC M 基 D 和 L D A信 号源的设计及 实现[] J.电视 技术 , 1 , ( ) 2 23 9 0 6
倍频器电路设计 -回复
倍频器电路设计-回复什么是倍频器电路设计?倍频器电路设计是一种用于将输入信号频率倍增的电路。
它可以通过改变输入信号频率的周期来实现输出信号的频率加倍。
在现代电子设备中,倍频器电路被广泛应用于通信、雷达、医疗设备和其他高频应用领域。
实现倍频器电路的一种常见方法是使用锁相环(PLL)技术。
锁相环是一种反馈系统,通过比较输入信号与输出信号的频率相位差,并利用反馈调整输出信号频率,从而实现倍频效果。
锁相环电路由相位检测器、低通滤波器、电压控制振荡器和分频器等组成。
下面我们将一步一步介绍如何设计一个简单的倍频器电路。
第一步,选择合适的锁相环芯片。
在倍频器电路设计中,选择合适的锁相环芯片非常关键。
通常,我们需要考虑的因素包括工作频率范围、相位检测灵敏度、锁定时间和功耗等。
根据具体需求,选择适合的芯片型号。
第二步,确定输入和输出频率。
根据应用要求,确定输入信号和输出信号的频率范围。
例如,如果输入信号频率为100MHz,我们希望输出信号频率为倍增后的200MHz,那么我们需要设计一个2倍频的电路。
第三步,设计相位检测器。
相位检测器用于检测输入信号和输出信号的相位差,并将其转换为电压信号。
在设计相位检测器时,我们可以选择常见的相位频率检测器(PFD),根据芯片手册提供的电路设计指南,确定合适的元器件参数和连接方式。
第四步,设计低通滤波器。
低通滤波器用于滤除相位检测器输出中的高频杂波和噪声,得到稳定的控制电压。
在设计低通滤波器时,我们需要根据频率要求选择合适的电阻和电容值,以及滤波器的截止频率。
第五步,设计电压控制振荡器。
电压控制振荡器(VCO)根据输入的控制电压调整输出信号的频率。
在设计电压控制振荡器时,我们需要选择适当的电感、电容和电阻等元件,并根据芯片手册提供的设计指南确定合适的参数。
第六步,设计分频器。
分频器用于将VCO输出的高频信号进行分频,从而得到期望的倍频输出。
在设计分频器时,我们需要根据倍频系数确定适当的分频比,并选择合适的计数器电路或专用分频器芯片。
阐述pll的倍频原理
阐述pll的倍频原理
阐述PLL的倍频原理
PLL几乎用于所有的数字通信系统中,最常用作信号接收器,用来对输入信号的频率进行检测,然后进行校正。
它使用一种叫做倍频技术的原理,把接收的低频信号转换成一个高频信号。
倍频技术是一种两步技术,第一步是结合一些频率电路,把低频信号转换成一个中间频率的信号;第二步,结合射频技术,把中间频率的信号再转换成一个超高频信号。
在倍频技术中,接收到的信号被转移到一个定子上,定子包含一个外部环,与被检测信号同频,这就是定子的作用。
外部环中有一个射频振荡器,该振荡器可以将较高频率的信号转换成更高的频率;这一步重要性在于,振荡器放出的信号频率是之前信号频率的整数倍,这一步就是把低频信号转换成了高频信号的过程,也就是倍频原理。
在接收到信号的倍频技术后,可以利用射频技术快速检测,并且保证信号的准确性,增强信号的质量和信号接收的灵敏性。
PLL的特点是它不但可以实现频率跟踪,也可以实现信号的连续校正,因此在数字电路设计中,经常用到PLL原理。
- 1 -。
锁相环放大器的原理及应用
锁相环放大器的原理及应用锁相环放大器(Phase-locked loop amplifier,简称PLL放大器)是一种电子放大器,利用锁相环的原理,对输入信号进行放大,同时保持输出信号与输入信号的相位关系稳定。
锁相环放大器的原理主要包括三个基本模块:相位比较器、低通滤波器和VCO(Voltage-Controlled Oscillator)。
1. 相位比较器(Phase Comparator):相位比较器用于比较输入信号和反馈信号的相位差,并产生一个误差信号。
常见的相位比较器有乘法型相位比较器和加法型相位比较器。
2. 低通滤波器(Low Pass Filter):低通滤波器用于滤除相位比较器输出信号中的高频噪声,只保留误差信号的直流分量,同时具有一定的延迟作用。
3. VCO(Voltage-Controlled Oscillator):VCO是一个可通过电压控制频率的振荡器。
它的频率由输入的控制电压决定,通常与输入信号的频率相等,但相位可能会有一定的偏差。
通过调整VCO的控制电压,可以改变输出信号的相位与输入信号的相位之间的差距。
锁相环放大器的应用非常广泛。
以下是一些常见的应用场景:1. 时钟恢复:锁相环放大器经常用于从数字信号中恢复时钟信号。
通过将输入信号和本地时钟信号进行相位比较,可以产生一个误差信号,并通过调整VCO的频率,将输出信号的相位与输入信号的相位进行同步,从而恢复出准确的时钟信号。
2. 数据通信:锁相环放大器广泛应用于高速数据通信系统中。
通过对接收到的数据信号与本地时钟信号进行相位比较,并调整VCO的频率,可以保证接收到的数据信号与本地时钟信号的相位同步,从而实现可靠的数据传输。
3. 降噪增益:锁相环放大器可以用于降低输入信号中的噪声,并放大信号的幅度。
通过对输入信号和反馈信号进行相位比较,并通过调整VCO的频率,可以实现对信号的放大,并同时抑制输入信号中的噪声。
总之,锁相环放大器通过利用反馈控制的方式,可以实现对输入信号的放大,并保持输出信号与输入信号的相位关系稳定。
锁相环倍频
锁相环倍频锁相环倍频是一种常用的电路技术,用于产生高频时钟信号或频率合成。
它是利用锁相环(Phase-Locked Loop,简称PLL)的特性来实现的。
锁相环倍频的原理是通过反馈的方式,将输入信号与本地时钟信号进行比较,并将误差信号通过滤波、放大等环节处理后,再输入到VCO(Voltage-Controlled Oscillator)中,通过调节VCO的频率,使其与输入信号的频率同步。
这种方式可以实现输入信号与本地时钟信号的频率倍增,从而达到倍频的目的。
锁相环倍频的基本结构包括相平衡器(Phase Detector)、环形滤波器(Loop Filter)、控制电压产生器(Control Voltage Generator)和VCO等组成。
其工作过程如下:1. 相平衡器将输入信号与本地时钟信号进行比较,产生误差信号。
2. 误差信号经过环形滤波器,滤除高频噪声,得到平稳的控制电压。
3. 控制电压通过控制电压产生器转换成电流信号,进一步输入到VCO 中。
4. VCO根据控制电流信号的大小,调节自身的频率,使其与输入信号的频率同步。
5. 经过一段时间后,锁相环达到稳定状态,输出的时钟信号的频率是输入信号频率的倍数。
锁相环倍频技术有许多应用,其中包括:1. 高速通信系统:在光纤通信和无线通信中,为了实现高速数据传输,需要产生高精度的时钟信号。
锁相环倍频可以通过将低频的参考时钟倍频到高频,从而满足高速通信系统对时钟信号精度和稳定性的要求。
2. 数字信号处理(DSP):在数字信号处理中,需要对输入信号进行采样和处理。
锁相环倍频可以用来产生高速的采样时钟信号,从而实现高速、高精度的信号处理。
3. 电源管理:在电子设备中,为了提高能源利用效率和延长电池寿命,通常会使用功率管理芯片来控制电源的供电。
锁相环倍频可以用于产生稳定的时钟信号,从而精确控制供电频率,实现电源管理的功能。
4. 音频频率合成:在音频设备中,为了产生不同频率的音频信号,通常使用频率合成器。
阐述pll的倍频原理
阐述pll的倍频原理PLL的倍频原理是指利用相位锁定环(Phase-Locked Loop,PLL)技术实现信号的频率倍频。
PLL作为一种广泛应用于通信、射频、数字信号处理等领域的技术,其倍频功能在现代通信系统中起着至关重要的作用。
在PLL的倍频原理中,首先需要了解PLL的基本结构。
PLL由相位比较器、环路滤波器、电压控制振荡器(VCO)和分频器组成。
相位比较器用于比较输入信号和反馈信号之间的相位差,环路滤波器用于滤波处理相位比较器的输出,VCO根据环路滤波器的控制电压来调节输出频率,分频器用于将VCO输出的信号进行频率分频。
在PLL的倍频原理中,通常采用整数倍频和分数倍频两种方式。
整数倍频是指将VCO输出的频率进行整数倍增加,通常通过在反馈回路中增加一个分频器来实现。
分数倍频则是指将VCO输出的频率进行分数倍增加,通常通过在分频器输出端口增加一个相位调制器来实现。
在PLL倍频的过程中,首先VCO输出的频率被分频器进行分频,然后经过相位比较器和环路滤波器的处理,最终控制VCO输出的频率以使输入信号和反馈信号之间的相位差为零。
通过不断调节VCO的输出频率,使得输入信号的频率得到倍频。
PLL的倍频原理在通信系统中具有重要意义。
在无线通信系统中,为了提高信号的传输速率和频谱效率,常常需要对信号进行倍频处理。
PLL技术可以实现高精度、稳定的频率倍频,从而满足现代通信系统对频率精度和稳定性的要求。
总的来说,PLL的倍频原理是利用相位锁定环技术实现信号的频率倍增。
通过合理设计PLL的结构和参数,可以实现高精度、稳定的频率倍频,满足现代通信系统对频率精度和稳定性的要求。
PLL倍频技术在通信系统中具有广泛的应用前景,对于提高系统性能和信号质量具有重要作用。
注入锁定倍频器原理-概述说明以及解释
注入锁定倍频器原理-概述说明以及解释1.引言概述部分的内容应该是对注入锁定倍频器的基本概念和背景进行介绍。
可以参考以下内容:1.1 概述注入锁定倍频器是一种常见的电子器件,用于产生高频信号。
它实现了将低频信号锁定在一个倍频点上,并输出对应的高频信号。
这一技术在无线通信、雷达、高精度测量等领域具有广泛的应用。
在无线通信系统中,注入锁定倍频器常用于产生微波信号。
传统的低频振荡器虽然可以产生所需频率的信号,但在高频段的应用中存在一些困难。
而注入锁定倍频器能够将低频信号同步到高频段,提供稳定、高质量的高频输出信号。
注入锁定倍频器的工作原理是利用倍频效应。
具体来说,它通过将一个低频信号注入到倍频电路中,使倍频电路的输出频率是低频信号的整数倍。
通常,倍频电路由相位锁定环和倍频电路两个主要部分组成。
相位锁定环负责将低频信号的相位与倍频电路中的振荡器相位同步,而倍频电路则将同步后的低频信号进行倍频处理,得到高频输出信号。
本文将重点介绍注入锁定倍频器的原理和工作机制,并对其在实际应用中的一些关键问题进行讨论。
进一步深入理解注入锁定倍频器的原理,有助于我们更好地应用和优化这一技术,推动无线通信等领域的发展。
再根据文章的整体结构,在这一部分可以适量预告一下接下来将在正文部分讨论的内容,以激发读者的兴趣。
文章结构部分主要是对整篇长文的组织和安排进行说明。
本文的结构如下:1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 锁定倍频器的原理2.2 注入锁定倍频器的工作原理3. 结论3.1 总结3.2 展望在文章结构部分,我们简要介绍了整篇文章的组织形式。
引言部分包括了概述,文章结构和目的三个方面的内容。
正文部分则分为两个小节,分别介绍了锁定倍频器的原理和注入锁定倍频器的工作原理。
最后,在结论部分,我们进行总结并展望未来可能的研究方向。
通过这样的结构安排,读者可以清晰地了解文章的整体内容和组织方式,为后续的阅读提供了指导。
pll倍频原理
pll倍频原理介绍PLL(Phase-Locked Loop)是一种电子电路技术,用于将输入信号的频率倍增或分频。
它是现代通信和数据处理系统中常用的一种技术,能够提供稳定的时钟信号和频率合成功能。
本文将对PLL倍频原理进行全面、详细、完整地探讨。
什么是PLL倍频PLL倍频是指利用PLL技术对输入信号进行频率倍增的过程。
PLL倍频一般分为两个阶段:锁定(Lock-in)阶段和倍频(Multiplication)阶段。
在锁定阶段,PLL 将输入信号的相位与本地参考信号的相位进行比较,并通过反馈控制,使两者的相位保持稳定,同时调节本地信号的频率以实现锁定。
一旦锁定完成,PLL将进入倍频阶段,通过提供合适的倍频因子,将输入信号的频率倍增。
PLL倍频的应用PLL倍频在现代通信和数据处理系统中有广泛的应用。
以下是一些典型的应用场景:1.通信系统:在无线通信系统中,PLL倍频可用于生成稳定的载波信号,以及将信号频率转换到合适的频段。
例如,手机中的PLL技术可以将基带信号调制为高频信号,便于传输和接收。
2.时钟合成:在数字系统中,PLL倍频可以实现时钟合成,即通过将输入信号的频率倍倍增,生成系统所需的稳定时钟信号。
这对于数字信号处理、微处理器等应用非常重要。
3.音频处理:在音频设备中,PLL倍频可以用于将音频信号的频率转换到所需的范围。
这对于音频效果处理、音频合成等应用非常有用。
PLL倍频的基本原理PLL倍频的实现基于反馈控制系统,以下是其基本原理:1.相位比较器(Phase Comparator):相位比较器用于比较输入信号与参考信号的相位差。
常用的相位比较器有边沿比较器和恒幅比较器。
在边沿比较器中,比较器将输入信号和参考信号转换为方波,并通过引入延迟来保持两者的相位差稳定。
恒幅比较器则将输入信号和参考信号转换为恒定幅值的方波,并进行相位比较。
2.低通滤波器(Low Pass Filter):低通滤波器用于从相位比较器输出中提取出平均值,以便控制振荡器的频率。
pll的参数
pll的参数PLL(Phase Locked Loop)是一种广泛应用于通信和控制系统中的重要电路,它可以实现信号的频率和相位同步。
本文将从PLL的基本原理、参数设置、工作过程和应用场景等方面进行详细介绍。
一、PLL的基本原理PLL是由相位比较器、低通滤波器、VCO(Voltage Controlled Oscillator)和分频器等组成的反馈控制系统。
其基本原理是通过不断调节VCO的频率,使其输出信号与输入信号的频率和相位保持一致。
相位比较器会将输入信号与输出信号进行相位比较,产生一个误差信号。
低通滤波器会滤除误差信号中的高频成分,得到一个稳定的控制电压,用于调节VCO的频率。
通过这种方式,PLL可以实现输入信号与VCO输出信号的频率和相位同步。
二、PLL的参数设置在设计PLL时,需要设置一些重要的参数,以满足具体的应用需求。
其中,常见的参数包括参考频率(Reference Frequency)、倍频因子(Multiplication Factor)、环带宽(Loop Bandwidth)和锁定时间(Lock Time)等。
参考频率是输入信号的频率,倍频因子决定了VCO输出信号的频率与输入信号频率的比值,环带宽影响PLL 的动态响应速度,锁定时间则是PLL从失锁状态到锁定状态所需的时间。
三、PLL的工作过程PLL的工作过程可以分为锁定状态和失锁状态两种情况。
在失锁状态下,输入信号的频率和相位与VCO输出信号不一致,相位比较器会产生一个误差信号,经过低通滤波器调节VCO的频率,直到误差信号趋近于零。
当误差信号趋近于零时,PLL进入锁定状态,此时输入信号和VCO输出信号的频率和相位保持一致。
四、PLL的应用场景PLL在通信和控制系统中有着广泛的应用。
在通信系统中,PLL常用于频率合成器、时钟恢复和调制解调器等模块中,用于实现信号的精确同步和调节。
在控制系统中,PLL可以用于时钟同步、频率捕获和相位同步等场景,提高系统的稳定性和可靠性。
verilog 倍频代码
verilog 倍频代码从事半导体设计或数字电路设计的工程师可能会经常遇到需要进行倍频操作的情况。
在很多应用中,我们需要将输入时钟信号的频率提高到原来的倍数,这样可以满足更高的工作要求。
在本篇文章中,我将详细介绍如何使用Verilog语言编写倍频代码,以及每一步的具体实现过程。
在开始之前,我们先来了解一下什么是倍频。
倍频是指将输入信号频率的倍数提高,例如将一个1MHz的时钟信号倍频为2MHz或更高频率。
实现倍频操作的核心是使用锁相环(PLL)或者数字锁相环(DLL)。
在本篇文章中,我们将以PLL为例进行讲解。
第一步,我们需要定义输入和输出信号的数据类型和位宽。
在这个例子中,我们假设输入信号的数据类型为时钟信号,位宽为1位,而输出信号的数据类型也为时钟信号,位宽为1位。
我们可以使用Verilog中的reg类型来定义这两个信号的数据类型,使用parameter来定义位宽。
代码示例如下:verilogmodule frequency_multiplier (input wire CLK, 输入时钟信号output wire CLK_OUT 输出时钟信号);reg CLK_DIV; 倍频时钟信号parameter DIV_FACTOR = 2; 倍频因子TODO: 实现PLL代码endmodule第二步,我们需要编写PLL代码。
PLL由相位频率检测器(PFD)、锁相环滤波器(LPF)、倍频分频器(DIV)和振荡器(VCO)组成。
在本例中,我们使用一个简化的PLL结构,其中只包含一个倍频分频器。
代码示例如下:verilog锁相环中的倍频分频器always (posedge CLK)CLK_DIV <= !CLK_DIV; 输入信号变化时,输出信号取反实现倍频操作输出时钟信号assign CLK_OUT = CLK_DIV;第三步,我们需要进行仿真测试。
我们可以使用Verilog中的testbench 文件来验证倍频代码的正确性。
pll的参数
PLL的参数介绍相位锁定环(Phase-Locked Loop,简称PLL)是一种广泛应用于通信、控制系统中的电路。
它可以将输入信号的相位和频率调整到与参考信号相匹配,实现信号的同步和频率转换。
PLL的参数设置对于系统的性能和稳定性至关重要。
本文将介绍PLL的参数及其影响,并提供一些常见的设置方法和技巧。
1. 相位检测器参数相位检测器(Phase Detector,简称PD)用于比较输入信号和参考信号的相位差,并产生控制信号。
常见的相位检测器包括边沿触发相位检测器(Edge-Triggered Phase Detector,简称ETPD)和恒幅相位检测器(Amplitude-Insensitive Phase Detector,简称AIPD)。
以下是一些常见的相位检测器参数:1.1 灵敏度相位检测器的灵敏度决定了它对相位差的响应程度。
灵敏度越高,相位检测器对相位差的响应越快。
然而,过高的灵敏度可能导致相位锁定环的震荡和不稳定。
因此,在实际应用中需要根据系统的要求和稳定性进行合适的调整。
1.2 噪声抑制比噪声抑制比是相位检测器抑制输入信号中的噪声的能力。
较高的噪声抑制比可以提高系统的抗噪性能。
一些常见的提高噪声抑制比的方法包括使用滤波器和引入环路滤波器。
2. 频率控制电压参数频率控制电压(Voltage Controlled Oscillator,简称VCO)是PLL中的一个关键部件,它通过控制输入信号的频率来实现与参考信号的同步。
以下是一些常见的VCO参数:2.1 频率范围频率范围是VCO可以工作的频率范围。
在选择VCO时,需要根据系统的要求和应用场景来确定合适的频率范围。
2.2 频率线性度频率线性度是指VCO输出频率与控制电压之间的线性关系。
较好的频率线性度可以提高PLL的性能和稳定性。
3. 倍频器参数倍频器(Multiplier)用于将VCO输出的频率倍增到所需的频率。
以下是一些常见的倍频器参数:3.1 倍频比倍频比是指倍频器将输入频率乘以的倍数。
倍频电路的实现方法
倍频电路的实现方法
倍频电路是一种电路,可以将输入信号的频率放大到原来的倍数。
在现代电子技术中,倍频电路被广泛应用于无线电通信、雷达、测量仪器等领域。
本文将介绍倍频电路的实现方法。
倍频电路的实现方法主要有以下几种:
1. 直接倍频法
直接倍频法是最简单的倍频电路实现方法。
它的原理是将输入信号直接输入到倍频器中,通过倍频器将输入信号的频率放大到原来的倍数。
直接倍频法的优点是电路简单,但是它的缺点是输出信号的波形不稳定,容易产生谐波干扰。
2. 间接倍频法
间接倍频法是一种常用的倍频电路实现方法。
它的原理是将输入信号经过放大器放大后,再输入到倍频器中进行倍频。
间接倍频法的优点是输出信号的波形稳定,但是它的缺点是电路复杂,需要使用放大器。
3. 锁相倍频法
锁相倍频法是一种高精度的倍频电路实现方法。
它的原理是将输入信号和参考信号输入到锁相环中,通过锁相环的反馈控制,将输入信号的频率放大到原来的倍数。
锁相倍频法的优点是输出信号的频
率精度高,但是它的缺点是电路复杂,需要使用锁相环。
4. 数字倍频法
数字倍频法是一种新型的倍频电路实现方法。
它的原理是将输入信号经过模数转换器转换成数字信号,再通过数字信号处理器进行倍频。
数字倍频法的优点是输出信号的精度高,但是它的缺点是电路复杂,需要使用模数转换器和数字信号处理器。
倍频电路是一种重要的电路,在无线电通信、雷达、测量仪器等领域有着广泛的应用。
不同的倍频电路实现方法各有优缺点,需要根据具体的应用场景选择合适的实现方法。
基于数字锁相环的同步倍频器设计方案
基于数字锁相环的同步倍频器设计方案1.1设计依据及其研究意义本次研究的课题是基于数字锁相环的同步倍频器设计。
锁相环路是反馈电路的一种,锁相环的英文全称是Phase-Locked Loop,简称PLL。
因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪,故其通常用于闭环跟踪电路。
之所以叫锁相环,是因为其在工作的过程中,当输出信号的频率和输入信号的频率相等时,输出电压和输入电压能保持固定的相位差值,实现相位的锁定的功能。
锁相环不仅在雷达、测量、通信和自动化控制等领域应用极为广泛,而且随着电子技术向数字化方向发展,需要采用数字方式实现信号的锁相处理,对全数字锁相环的研究和应用得到了越来越多的关注。
倍频器(frequency multiplier)是实现输出信号频率等于输入信号频率整数倍的电路。
倍频器可由一个压控振荡器和控制环路组成,其控制电路产生一控制电压,使压控振荡器的振荡频率严格地锁定在输入频率fi的n倍值fo=nfi 上。
倍频器用途十分广泛,如为了提高频率稳定度,发射机常采用倍频器以使主振器振荡在一个较低频率;而调频设备也常用倍频器来增大频率的偏移;倍频器也已然成为相位键控通信机中载波恢复电路的一个重要组成单元。
当然,倍频器也可利用非线性电路产生高次谐波或者利用频率控制回路构成。
由于非线性变换过程中产生的大量谐波可使输出信号得相位不稳定,所以这种倍频器,倍频噪声较大。
而倍频次数越高,倍频噪声就会越大,这就大大限制了倍频器的应用。
所以为了减小设备中的倍频噪声,我们可以采用基于锁相环原理构成的同步倍频器,这也正是本次课题研究意义之所在。
1.2锁相环技术的发展1.2.1锁相环技术发展的历史锁相环技术起源于二十世纪三十年代,直至今日已经发展了八十余年。
锁相环技术首先是由DeBellescize于1932年提出的锁相环同步检波技术。
但首次公开对锁相环路的描述,却并未引起普遍的重视。
一直到1947年,锁相环第一次用于电视接收机水平和垂直扫描的同步,锁相环技术才开始得到应用。
倍频锁相环电路概要
倍频锁相环概要
By ZHC
处理器芯片中的倍频锁相环电路,通常是外部接一石英晶体振荡器作为倍频锁相环的输入,倍频锁相环的输出是一个频率稳定度、精度和外部石英晶体振荡器一样,但频率更高的信号。
1、锁相环由来
锁相环是一种反馈控制电路,简称PLL。
锁相环的特点是:利用外部输入的参考信号控制电路内部振荡信号的频率和相位。
锁相环的基本结构:PD鉴相器、LF环路滤波器、VCO 压控振荡器,如图1所示。
Uo,f
图 1 锁相环的典型结构
锁相环因为可以实现输出信号的频率对输入信号的频率自动跟踪,所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。
锁相环在工作过程中,当输出信号的频率和输入信号的频率相等时,输出电压与输入电压保持固定的相位差,即输出电压与输入电压的相位被锁住,这就是锁相环的由来,也是其本质。
2、处理器芯片中的晶振电路
在现代电子技术中,为了得到高稳定度、高精度的振荡频率,通常采用石英晶体振荡器。
但石英晶体振荡器的频率有上限且不易改变,利用锁相环进行倍频、分频等频率合成技术,可以获得更高、更多的高精度、高稳定度的频率信号。
,N*f
,f
图2 锁相环倍频电路。
pll倍频原理
pll倍频原理
PLL(Phase Locked Loop)是一种常用的电路系统,它的主要作用
是将输入信号的频率通过倍频或者分频实现调整。
即利用反馈的方式
将输出信号的相位与输入信号的相位锁定,从而根据要求调整其频率。
PLL的实现过程主要涉及到VCO(Voltage Controlled Oscillator)、Phase Detector、Low Pass Filter以及Divider等电路模块。
PLL倍频原理可以通过以下几个步骤实现:
1.将参考信号经过Divider模块进行一定的分频,得到一个经过分频后的参考频率;
2.将信号经过Phase Detector模块进行比较,得到参考频率和VCO
的输出频率之间的差异,从而生成一个称为误差信号的差异信号;
3.将误差信号通过一个低通滤波器进行滤波,去除其中的高频噪声,从而得到稳定的控制信号;
4.将控制信号送入VCO,调整其输出频率,使其与参考频率达到同步,从而实现倍频。
需要注意的是,PLL中的各个模块要按照一定的设计要求进行选择和
组合,以保证最终的系统性能稳定可靠。
PLL倍频原理在实际应用中有着广泛的应用,特别是在数字信号处理中,倍频可以大幅提高信号处理速度,从而提高数据传输的效率。
同时,PLL倍频技术也广泛应用于通信系统、音频设备、高速数据采集
及处理等领域,为实现高性能、高精度和高可靠性的系统提供了有力
的支持。
总之,PLL倍频原理是电子技术中的重要内容,在实际应用中具有非
常广泛的应用前景。
我们需要通过不断学习和实践,掌握PLL倍频技
术的基本原理和实现方法,为电子技术的发展和进步做出更大的贡献。
PLL(锁相环)电路原理及设计 [收藏]讲解
PLL(锁相环电路原理及设计[收藏]PLL(锁相环电路原理及设计在通信机等所使用的振荡电路,其所要求的频率范围要广,且频率的稳定度要高。
无论多好的LC振荡电路,其频率的稳定度,都无法与晶体振荡电路比较。
但是,晶体振荡器除了可以使用数字电路分频以外,其频率几乎无法改变。
如果采用PLL(锁相环(相位锁栓回路,PhaseLockedLoop技术,除了可以得到较广的振荡频率范围以外,其频率的稳定度也很高。
此一技术常使用于收音机,电视机的调谐电路上,以及CD唱盘上的电路。
一 PLL(锁相环电路的基本构成PLL(锁相环电路的概要图1所示的为PLL(锁相环电路的基本方块图。
此所使用的基准信号为稳定度很高的晶体振荡电路信号。
此一电路的中心为相位此较器。
相位比较器可以将基准信号与VCO (Voltage Controlled Oscillator……电压控制振荡器的相位比较。
如果此两个信号之间有相位差存在时,便会产生相位误差信号输出。
(将VCO的振荡频率与基准频率比较,利用反馈电路的控制,使两者的频率为一致。
利用此一误差信号,可以控制VCO的振荡频率,使VCO的相位与基准信号的相位(也即是频率成为一致。
PLL(锁相环可以使高频率振荡器的频率与基准频率的整数倍的频率相一致。
由于,基准振荡器大多为使用晶体振荡器,因此,高频率振荡器的频率稳定度可以与晶体振荡器相比美。
只要是基准频率的整数倍,便可以得到各种频率的输出。
从图1的PLL(锁相环基本构成中,可以知道其是由VCO,相位比较器,基准频率振荡器,回路滤波器所构成。
在此,假设基准振荡器的频率为fr,VCO的频率为fo。
在此一电路中,假设frgt;fo时,也即是VC0的振荡频率fo比fr低时。
此时的相位比较器的输出PD会如图2所示,产生正脉波信号,使VCO的振荡器频率提高。
相反地,如果frlt;fo时,会产生负脉波信号。
(此为利用脉波的边缘做二个信号的比较。
如果有相位差存在时,便会产生正或负的脉波输出。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第25卷第23期电子设计工程2017年12月Vol.25 No.23 Electronic Design Engineering Dec. 2017基于PLL倍频电路的设针与实规杨坦12,廉吉庆12,涂建辉12,崔敬忠12(1.兰州空间技术物理研究所甘肃兰州730000;.真空技术与物理国防科技重点实验室甘肃兰州730000)摘要:销相环由于其高集成度、良好的相位噪声和杂散特性,广泛的应用于通信、导航及遥测等领域。
对于锁相环频率合成器,环路滤波器的设计对整个系统的性能起着决定性的影响。
基于铷原子钟微波源的需求,文章利用锁相环技术设计了倍频电路。
首先论述了锁相环的基本原理和环路滤波器的参数设计方法,然后利用ADS软件对锁相环的环路滤波器进行了设计和仿真。
最后,将设计的环路滤波器应用于实际电路,并给出了测试结果。
关键词:倍频;锁相环;环路滤波器;仿真;相位噪声中图分类号:TN742 文献标识码:A文章编号:1674-6236(2017)23-0105-04D esign a n d im p lem e n ta tio n of fre q u e n c y m u ltij)lier b ased on P L LYANG Tan12,LIANJi-qing12,TUJian-h u i2,CUIJing-zhong12(1. Lanzhou Institute of Physics,Lanzhou730000 ,China;2.National key Laboratory of S cience and,Technology on Vacuum Technology&Physical,Lanzhou730000 ,China)Abstract:PLL is widely used in communications,navigation,telemetry and many other high integration,good phase noise and spurious characteristics.For PLL frequency synthesizer,thedesign of loop filter has a decisive influence on the whole performance.In this paper,we design themultiplier in accordance with the requirement to microwave signal by the Rb atomic clock through digitalPLL technology.First,we discuss the basic principle of the PLL and the design method of the parametersfor the loop filter.Then we designed and simulated a loop filter for PLL by ADS according to demand.Finally,we applied the design to the circuit and presented the test results.K e y words:multiplier;PLL;loop filter;simulation;phase noise倍频电路是原子钟信号源的核心部分,通过倍 频电路,可以将输人晶振信号倍频至原子钟所需频 率。
传统的倍频方式[_2]采用模拟倍频,分立器件的 使用使得电路体积较大。
为了满足原子钟小型化需 求,现在多使用数字锁相倍频方式。
锁相环(Phase Locked L(op-PLL)米用集成方式,不仅能减小体积,在相噪和杂散方面也有较好的性能。
环路滤波器是 锁相环的重要组成部分,主要由电容、电阻或者放大 器组成。
环路滤波器能滤掉鉴相器输出信号中的高 频成分,对锁相环的杂散抑制、相位噪声、环路稳定 性和锁定时间等重要环路参数有很大影响。
文中拟采用数字锁相倍频技术设计一个倍频电 路,由晶振输人10 MHz信号,通过倍频电路倍频至 3 417 MHz,应用于CPT铷原子钟微波信号源[-]。
设计要求输出频率为:3 414 ~ 3 420 MHz,中心频率为 3 417 MHz,相位噪声在100 Hz~ 1kHz处均优于-60 dBc/Hz。
1工作原理PLL主要由4个模块168组成:鉴相器、环路滤波 器、压控振荡器和分频器。
通过振荡器引人的输人信 号进人鉴相器,与经过分频器倍频后的输出信号进 行鉴相处理,鉴相器输出一个与其相位差有关的电 压信号,该信号经环路滤波器处理后进人VC0,通过 VC0压控端对VC0输出信号进行控制。
最后经反馈 环路使输出频率达到稳定,经VC0输出目标频率。
其中环路滤波器对来自鉴相器的信号进行滤 波,同时为系统提供一定的稳定裕量。
一般鉴相器 和分频器会集成在PLL芯片中,VC0有单独的芯片收稿日期:2016-11-09 稿件编号:201611071作者简介:杨坦(1989—),男,河南沈丘人,硕士研究生。
研究方向:原子频标与技术。
《电子设计工程》2017年第23期或者也集成在PLL芯片中,而环路滤波器则需要根据需求自行设计。
图1锁相环系统框图设鉴相器的增益为Kd,环路滤波器的传输函数为F(S,VCO的增益为Kv,N为分频倍数,由下图可以得到锁相环的开环增益[9-0]为:闭环增益为:(2根据上述传输特性,可以确定环路滤波器的电容、电阻值。
锁相环的两个重要参数为环路带宽队和相位裕度9。
环路带宽会影响环路对各部分噪声的抑制,影响稳定度,需根据实际情况确定选择,取值不宜过大。
相位裕度影响环路锁定时间和稳定度,相位裕度较大时,可以得到较好的稳定性,但响应速度会变慢。
设计时需合理选择相位裕度的大小,初值一般取45左右。
2环路滤波器计算不同阶数无源环路滤波器[1传输函数表达式如下:=_______1+T2_________(3)u C t?.(1+S l)(1+S3)(1+S4)v y其中,717273、4为时间常数,^〇为环路滤波器总电容。
典型的二阶和三阶无源低通滤波器结构如图2(a)、2(b)所示。
(a)二阶无源低通滤波器h^K u t二c2:c3I(b)三阶无源低通滤波器图2无源低通滤波器不同阶数的无源低通滤波器参数如下:表1不同阶数无源滤波器参数表参数二阶三阶四阶T1R.2•C/CtotR2.C2•C i/CtotR2 C2•C i/CtotT2R1C2R2.C2R2?C2T30R3.C3R3.C3T400C4.4Cot C1+C2C+C2+C3C1+ C2+C3+ C4以三阶为例,滤波器传输函数:F(=C t t s a+^(1+s73)锁相环的开环增益为:= 齡卜,(5)W N.C t?2.(1+sT l).(1+s73)把s=j代入可得锁相环开环增益的相位裕度:p c〇= n+ tan-(•T2)- tan-(•Tl)- tan-(•T3)(6)当= 〇时,可以求出最大相位裕度时对应 dco的带宽为:%= -1(7)J(T1+ T)T2引入极点比T31,考虑到系统稳定性和输出信号杂散影响,T31在0到1之间取值,一般取为0.8。
T31=T3/T1(8)总电容为:N〇)2](1+^Tl2)(1+^T32)上式中,K=vc〇•?P,K vco为VCO压控增益,,p为电 荷泵电流。
设计时根据具体应用的需求特点确定锁相环的 带宽队、相位裕度9和T31的值,结合器件相关参数,联立(6)、(7)、(8)、(9)式,就能求出环路滤波器参数 T1、T2、T3及Ctot的值。
再根据表1,通过一定的数 学近似,可以求出三阶环路滤波器的电阻和电容参数的具体值。
文中根据CPT铷原子钟微波信号源的需求,利用锁相环数字倍频技术设计一种中心频率为3 417 MHz的信号源,利用ADS软件来求解环路滤波器的相关 参数并进行相位噪声模拟仿真[12_14]。
文中的锁相环芯片采用ADI公司的ADF4350,该芯片内集成有鉴相器、分频器和VCO,外部需接一个低通环路滤波器。
倍频电路选用锁相环和VCO杨坦,等基于PLL 倍频电路的设计与实现-200. 0 J--------------------------------------------------------------100.0 1.000k 10.00k 100.0k 1.000M feq/Hz freqPNTotal 9.*. maxindex]100. 0H z -74. 9421. 000kHz -74. 95310. 00kHz -74. 885100. 0kH z -80. 2521. 000M H z-117.971图4环路滤波器噪声仿真模拟图在3 414 MHz 〜3 420 MHz 的要求。
考虑到系统相噪,PLL 的带内相噪可用如下公式估算[18]:PN T〇a l=PN pL L +201g (N ) + 101g(/P F D )(10)Clpf 1Clpf 2Rlpf 1Clpf 3Rlpf 2183.8 pF 773.9 nF91.10k 77.58 pF 87.40 k环路带宽W c 相位裕度9c 50kH z 46.7。
利用ADS 软件模拟的环路滤波器的相位噪声如图4所示。
3测试分析将计算的电阻、电容值应用于实际微波源电路[15-7], 测得的信号频谱如图5所示,测得的相位噪声如图6 所示。
由信号频谱图可以看出,输出信号的频率为 3 416.987 MHz ,与目标频率3 41 MHz 的频差只有 1 kHz ,出现偏差的主要原因是倍频电路的输入1 MHz 信号存在一定偏差,该信号频率在原子钟工作时由 伺服电路进行调节锁定。
因此,设计达到输出频率相关参数如下:1) VCO 输出频率:137.5〜4400 MHz ;2) VCO 灵敏度:3 MHz /V ;3) 参考源频率:10 MHz ;4) 鉴相器频率:2 MHz ;5)电荷泵电流:mA 。
设计目标是:输出频率:414〜3 420 MHz ,频率 分辨率为1 kHz ,相位噪声在100 Hz 〜1 kHz 处均优 于-60 dBc /Hz 。
为减小有源环路滤波器引入的噪声, 采用无源3阶环路滤波器,系统环路带宽队=50 kHz , 相位裕度为45。
〜50。
利用ADS 生成的仿真结果如图3所示。
图3环路滤波器仿真模拟图所以,得到的仿真结果为:表2环路滤波器仿真结果50.00 k丨剛 _ll_BMnilMIIIUII50T l ^o i l g >.T §l l S A l l Md A l —l u o 'J a a ll M d A一—u o—a 'g —M d —J O I A *l —a l d o o l lg图5输出信号频谱图图6输出信号相位噪声测试图其中PN o a为锁相环输出信号的带内相噪,PN l l 为锁相环的归一化带内相噪,N为VCO输出频率与 鉴相频率的比值,f™是鉴相器的鉴相频率。