鉴相电路-精品.ppt
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0
2021/1/8
2π
4π
e
特性曲线
27
3. J－K触发器鉴相器
VR
Vi Q1 Q2
V
2021/1/8
0
Q2
= Q1
28
3. J－K触发器鉴相器
• 由图可见，J－K触发器鉴相器的鉴相特性 亦为锯齿特性（ R－S触发器鉴相器亦同）， 输出电压平均值及鉴相线性范围分别为 ：
V
Vm
4
e
0e 2
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V
1
Vme
15
2．R－S触发器鉴相器
Vi
VR
V
e 0
2021/1/8
占空比δ>50％
V
1
Vme
16
2．R－S触发器鉴相器V NhomakorabeaVm
e
-2π -π
0 π 2π
Vm
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17
2．R－S触发器鉴相器
• R－S触发器的鉴相特性为锯齿特性。
• 输出电压的平均值及线性范围分别为
V
Vm
e
V
Vm
e -2π -π
0 π 2π
e
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Vm
18
2．R－S触发器鉴相器
• R－S触发器鉴相器的线性范围比异或门鉴 相器扩大了1倍，而且由于采用输入和参考 信号的下降沿触发电路，故对输入和参考 信号波形的占空比无特殊要求。但是在这 种方案中利用RC微分网络提取跳变触发信 号，虽然简单，却易受干扰而产生误触发。
3
3.2.2相位／脉宽鉴相器
• 相位／脉宽鉴相器要求输入信号和参考信 号必须都是方波序列脉冲信号，若不是方 波信号，则应首先采用过零检测电路或放 大整形电路将它们变成方波信号。
• 电路根据输入和参考信号过零点的时间来 工作，其输出亦为脉冲信号，脉冲宽度与 两个输入波形之间的过零时间差（相位差） 成比例，而与波形的其它部分无关。
• 相位／脉宽鉴相电路通常用门电路和触发
器组成。
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4
l．异或门鉴相器
• 异或门电路是指：当有两个输入信号时， 在一个为“1”，一个为“0”的情况下， 输出为“1”，否则输出为“0”的电路， 或者说，“异”者为“1”，“同”者为 “0”。
• 能完成这种功能的异或门集成电路有 74LS86和CD4070B等，也可由四个与非 门电路组成。
& &
2021/1/8
加计数
减计数
32
3.2.3 相位／数字转换器
• 当 =e 0时，鉴相器的输出脉冲 为V 对称方波，即
为1的持续时间t1与为0的持续时间t2相等，可逆计 数器的加计数值N1与减计数值N2相等，因而电路的 输出数字量D=0。
•当
＜0时，
e
V为 1的持续时间t1小于为0的持续时间
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5
l．异或门鉴相器
&
由4个与非 门构成的
异或门
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& &
&
异或门
6
l．异或门鉴相器
Vi
VR
Vm
V
-Vm
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7
l．异或门鉴相器
Vi
VR
V
2021/1/8
占空比δ=50％～0
e
0
~
2
8
l．异或门鉴相器
Vi
VR
V
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占空比δ=50％～100％
e
0
• 相位／数字转换器用以将输入信号与 参考信号间的相位差转换为数字量输 出。它可由模拟鉴相器和 A/D转换器 构成，但最简便的方法是利用基本数 字电路将相位／脉宽鉴相器的输出脉 冲宽度直接转换成数字量。采用R－S 触发器鉴相器组成的相位／数字转换 器电路如下图所示。
2021/1/8
31
3.2.3 相位／数字转换器
2021/1/8
19
3. J－K触发器鉴相器
注意 注意
2021/1/8
20
3. J－K触发器鉴相器
• J－K触发器的逻辑关系：
Qn1KQnJQn
2021/1/8
21
3. J－K触发器鉴相器
Qn1KQnJQn
J
K
Qn+1
0
0
Qn
1
0
1
0
1
0
1
1
Qn
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22
Qn1KQnJQn
&
当Vi下跳时：
29
3. J－K触发器鉴相器
• 注意： e =0，2π，4π，…点是奇异点， V
值不确定。所以J－K触发器鉴相器的有效 鉴相范围为2π。 • J－K触发器鉴相器在整个相位差范围内都 是线性的。由于革除了R－S触发器中的RC 微分网络，提高了抗干扰能力。
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30
3.2.3 相位／数字转换器
Q 2 n 1 K 2 Q 2 n J 2 Q 2 n Q 1 n Q 2 n Q 1 n Q 2 n Q 1 n
当VR下跳时：
Q 1 n 1 K 1 Q 1 n J 1 Q 1 n Q 2 n Q 1 n Q 2 n Q 1 n Q 2 n
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3. J－K触发器鉴相器
3.2 鉴相电路
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1
3.2.1 概述
• 鉴相电路又称相位解调电路; • 鉴相电路的作用：将输入端的两个信号之间的
相位差转换成某种输入信号，实现调相波的解 调。
• 鉴相电路输入端的两个信号，一个为输入信号， 另一个为参考相位信号。
• 输出信号可以是模拟电压，也可以是数字量。 前者称为模拟鉴相电路，后者称为数字鉴相电 路。
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S
Qn+1
1
0
0
1 SR1
0
不允许 Qn1 S RQn
1
Qn
12
2．R－S触发器鉴相器
VCC
&
2021/1/8
&
13
2．R－S触发器鉴相器
Vi
VR
V
e 0
2021/1/8
占空比δ=50％
V 0
14
2．R－S触发器鉴相器
Vi
VR
V
2021/1/8
e 0 占空比δ<50％
t2，可逆计数V 器的计数值N1＜N2，输出数字量D必
VR
Vi Q1 Q2
V
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Q2
= Q1
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3. J－K触发器鉴相器
e (0~π)
VR
Vi Q1 Q2
V
2021/1/8
注意
Vm
Q2
= Q1
25
3. J－K触发器鉴相器
e (π ~2π)
VR
Vi
Q1 Q2
V
2021/1/8
注意
Vm
Q2
= Q1
26
3. J－K触发器鉴相器
V
Vm / 2
2021/1/8
2
3.2.2相位／脉宽鉴相器
• 相位／脉宽鉴相器是利用数字部件构成的 鉴相电路，这种电路既简单又方便，它可 把输入端信号间的相位差转换成脉冲宽度。
• 该脉宽既可利用低通滤波器将其变成模拟 输出电压，构成模拟鉴相电路，也可直接 通过数字电路将其变成数字量，组成相位 ／数字鉴相电路。
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~
2
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l．异或门鉴相器
V
V
2Vm
e
Vm
-π/2 0 π/2
-Vm
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e
10
l．异或门鉴相器
• 异或门鉴相器的测量范围为:
2
e
2
• 异或门鉴相器的线性范围较小；
• 要求两个输入信号的占空比δ必须为50％， 即它们是等宽方波。
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2．R－S触发器鉴相器
R 0 1 0
1
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2π
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e
特性曲线
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3. J－K触发器鉴相器
VR
Vi Q1 Q2
V
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0
Q2
= Q1
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3. J－K触发器鉴相器
• 由图可见，J－K触发器鉴相器的鉴相特性 亦为锯齿特性（ R－S触发器鉴相器亦同）， 输出电压平均值及鉴相线性范围分别为 ：
V
Vm
4
e
0e 2
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V
1
Vme
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2．R－S触发器鉴相器
Vi
VR
V
e 0
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占空比δ>50％
V
1
Vme
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2．R－S触发器鉴相器V NhomakorabeaVm
e
-2π -π
0 π 2π
Vm
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2．R－S触发器鉴相器
• R－S触发器的鉴相特性为锯齿特性。
• 输出电压的平均值及线性范围分别为
V
Vm
e
V
Vm
e -2π -π
0 π 2π
e
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Vm
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2．R－S触发器鉴相器
• R－S触发器鉴相器的线性范围比异或门鉴 相器扩大了1倍，而且由于采用输入和参考 信号的下降沿触发电路，故对输入和参考 信号波形的占空比无特殊要求。但是在这 种方案中利用RC微分网络提取跳变触发信 号，虽然简单，却易受干扰而产生误触发。
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3.2.2相位／脉宽鉴相器
• 相位／脉宽鉴相器要求输入信号和参考信 号必须都是方波序列脉冲信号，若不是方 波信号，则应首先采用过零检测电路或放 大整形电路将它们变成方波信号。
• 电路根据输入和参考信号过零点的时间来 工作，其输出亦为脉冲信号，脉冲宽度与 两个输入波形之间的过零时间差（相位差） 成比例，而与波形的其它部分无关。
• 相位／脉宽鉴相电路通常用门电路和触发
器组成。
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l．异或门鉴相器
• 异或门电路是指：当有两个输入信号时， 在一个为“1”，一个为“0”的情况下， 输出为“1”，否则输出为“0”的电路， 或者说，“异”者为“1”，“同”者为 “0”。
• 能完成这种功能的异或门集成电路有 74LS86和CD4070B等，也可由四个与非 门电路组成。
& &
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加计数
减计数
32
3.2.3 相位／数字转换器
• 当 =e 0时，鉴相器的输出脉冲 为V 对称方波，即
为1的持续时间t1与为0的持续时间t2相等，可逆计 数器的加计数值N1与减计数值N2相等，因而电路的 输出数字量D=0。
•当
＜0时，
e
V为 1的持续时间t1小于为0的持续时间
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l．异或门鉴相器
&
由4个与非 门构成的
异或门
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& &
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异或门
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l．异或门鉴相器
Vi
VR
Vm
V
-Vm
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l．异或门鉴相器
Vi
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V
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占空比δ=50％～0
e
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l．异或门鉴相器
Vi
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占空比δ=50％～100％
e
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• 相位／数字转换器用以将输入信号与 参考信号间的相位差转换为数字量输 出。它可由模拟鉴相器和 A/D转换器 构成，但最简便的方法是利用基本数 字电路将相位／脉宽鉴相器的输出脉 冲宽度直接转换成数字量。采用R－S 触发器鉴相器组成的相位／数字转换 器电路如下图所示。
2021/1/8
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3.2.3 相位／数字转换器
2021/1/8
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3. J－K触发器鉴相器
注意 注意
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3. J－K触发器鉴相器
• J－K触发器的逻辑关系：
Qn1KQnJQn
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3. J－K触发器鉴相器
Qn1KQnJQn
J
K
Qn+1
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Qn
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Qn1KQnJQn
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当Vi下跳时：
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3. J－K触发器鉴相器
• 注意： e =0，2π，4π，…点是奇异点， V
值不确定。所以J－K触发器鉴相器的有效 鉴相范围为2π。 • J－K触发器鉴相器在整个相位差范围内都 是线性的。由于革除了R－S触发器中的RC 微分网络，提高了抗干扰能力。
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3.2.3 相位／数字转换器
Q 2 n 1 K 2 Q 2 n J 2 Q 2 n Q 1 n Q 2 n Q 1 n Q 2 n Q 1 n
当VR下跳时：
Q 1 n 1 K 1 Q 1 n J 1 Q 1 n Q 2 n Q 1 n Q 2 n Q 1 n Q 2 n
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3. J－K触发器鉴相器
3.2 鉴相电路
2021/1/8
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3.2.1 概述
• 鉴相电路又称相位解调电路; • 鉴相电路的作用：将输入端的两个信号之间的
相位差转换成某种输入信号，实现调相波的解 调。
• 鉴相电路输入端的两个信号，一个为输入信号， 另一个为参考相位信号。
• 输出信号可以是模拟电压，也可以是数字量。 前者称为模拟鉴相电路，后者称为数字鉴相电 路。
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S
Qn+1
1
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1 SR1
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不允许 Qn1 S RQn
1
Qn
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2．R－S触发器鉴相器
VCC
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2．R－S触发器鉴相器
Vi
VR
V
e 0
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占空比δ=50％
V 0
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2．R－S触发器鉴相器
Vi
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e 0 占空比δ<50％
t2，可逆计数V 器的计数值N1＜N2，输出数字量D必
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Vi Q1 Q2
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Q2
= Q1
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3. J－K触发器鉴相器
e (0~π)
VR
Vi Q1 Q2
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注意
Vm
Q2
= Q1
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3. J－K触发器鉴相器
e (π ~2π)
VR
Vi
Q1 Q2
V
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注意
Vm
Q2
= Q1
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3. J－K触发器鉴相器
V
Vm / 2
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3.2.2相位／脉宽鉴相器
• 相位／脉宽鉴相器是利用数字部件构成的 鉴相电路，这种电路既简单又方便，它可 把输入端信号间的相位差转换成脉冲宽度。
• 该脉宽既可利用低通滤波器将其变成模拟 输出电压，构成模拟鉴相电路，也可直接 通过数字电路将其变成数字量，组成相位 ／数字鉴相电路。
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l．异或门鉴相器
V
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-π/2 0 π/2
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l．异或门鉴相器
• 异或门鉴相器的测量范围为:
2
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• 异或门鉴相器的线性范围较小；
• 要求两个输入信号的占空比δ必须为50％， 即它们是等宽方波。
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2．R－S触发器鉴相器
R 0 1 0
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