CD4046锁相环芯片
CD4046 锁相环原理及应用
CD4046 锁相环原理及应用时间:2008-12-26 来源: 作者: 点击：1560 字体大小:【大中小】锁相的意义是相位同步的自动控制，能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环，简称PLL。
它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。
锁相环主要由相位比较器（PC）、压控振荡器（VCO）、低通滤波器三部分组成，如图1所示。
图 1压控振荡器的输出Uo接至相位比较器的一个输入端，其输出频率的高低由低通滤波器上建立起来的平均电压Ud大小决定。
施加于相位比较器另一个输入端的外部输入信号Ui与来自压控振荡器的输出信号Uo相比较，比较结果产生的误差输出电压UΨ正比于Ui和Uo两个信号的相位差，经过低通滤波器滤除高频分量后，得到一个平均值电压Ud。
这个平均值电压Ud 朝着减小CO输出频率和输入频率之差的方向变化，直至VCO输出频率和输入信号频率获得一致。
这时两个信号的频率相同，两相位差保持恒定（即同步）称作相位锁定。
当锁相环入锁时，它还具有“捕捉”信号的能力，VCO可在某一范围内自动跟踪输入信号的变化，如果输入信号频率在锁相环的捕捉范围内发生变化，锁相环能捕捉到输人信号频率，并强迫VCO锁定在这个频率上。
锁相环应用非常灵活，如果输入信号频率f1不等于VCO输出信号频率f2，而要求两者保持一定的关系，例如比例关系或差值关系，则可以在外部加入一个运算器，以满足不同工作的需要。
过去的锁相环多采用分立元件和模拟电路构成，现在常使用集成电路的锁相环，CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V－18V），输入阻抗高(约100MΩ)，动态功耗小，在中心频率f0为10kHz下功耗仅为600μW，属微功耗器件。
图2是CD4046的引脚排列，采用16 脚双列直插式。
图2各引脚功能如下：∙1脚相位输出端，环路人锁时为高电平，环路失锁时为低电平。
∙2脚相位比较器Ⅰ的输出端。
锁相环4046
cD4046是通用的CMOS锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V －18V），输入阻抗高(约100MΩ)，动态功耗小，在中心频率f0为10kHz 下功耗仅为600μW，属微功耗器件。
编辑本段功能CD4046的引脚排列，采用16脚双列直插式，各管脚功能：1脚相位输出端，环路入锁时为高电平，环路失锁时为低电平。
2脚相位比较器Ⅰ的输出端。
3脚比较信号输入端。
4脚压控振荡器输出端。
5脚禁止端，高电平时禁止，低电平时允许压控振荡器工作。
6、7脚外接振荡电容。
8、16脚电源的负端和正端。
9脚压控振荡器的控制端。
10脚解调输出端，用于FM解调。
11、12脚外接振荡电阻。
13脚相位比较器Ⅱ的输出端。
14脚信号输入端。
15脚内部独立的齐纳稳压管负极。
编辑本段图形简介图3图3是CD4046内部电原理框图，主要由相位比较Ⅰ、Ⅱ、压控振荡器（VCO）、线性放大器、源跟随器、整形电路等部分构成。
比较器Ⅰ采用异或门结构，当两个输人端信号Ui、Uo的电平状态相异时（即一个高电平，一个为低电平），输出端信号UΨ为高电平；反之，Ui、Uo电平状态相同时（即两个均为高，或均为低电平），UΨ输出为低电平。
当Ui、Uo的相位差Δφ在0°-180°范围内变化时，UΨ的脉冲宽度m亦随之改变，即占空比亦在改变。
从比较器Ⅰ的输入和输出信号的波形（如图4所示）可知，其输出信号的频率等于输入信号频率的两倍，并且与两个输入信号之间的中心频率保持90°相移。
从图中还可知，fout不一定是对称波形。
对相位比较器Ⅰ，它要求Ui、Uo的占空比均为50%（即方波），这样才能使锁定范围为最大。
相位比较器Ⅱ是一个由信号的上升沿控制的数字存储网络。
它对输入信号占空比的要求不高，允许输入非对称波形，它具有很宽的捕捉频率范围，而且不会锁定在输入信号的谐波。
它提供数字误差信号和锁定信号（相位脉冲）两种输出，当达到锁定时，在相位比较器Ⅱ的两个输人信号之间保持0°相移。
锁相环的CD4046应用
一. 实验目的1．加深对锁相环基本工作原理的理解。
2．掌握锁相环同步带、捕捉带的测试方法，增加对锁相环捕捉、跟踪和锁定等概念的理解。
3．掌握集成锁相环芯片NE564的使用方法和典型外部电路设计。
二、实验使用仪器1．NE564锁相和调频实验板2．200MHz泰克双踪示波器3. FLUKE万用表4. 射频信号发生器5. 低频信号源三、实验原理本实验采用的是锁相环来实现调频的功能，锁相环是由鉴相器( PD)、环路滤波器( LF)和电压控制振荡器( VCO)三个基本部件组成。
它它它是一个相位误差控制系统，它将参考信号与输出信号之间的相位进行比较，产生相位误差电工作原理压来调整输出信号的相位，以达到与参考信号同频的目的。
锁相环的构成框图鉴相器是相位比较器，用来比较输入信号与压控振荡器输出信号的相位，输出电压对应于这两个信号相位差的函数。
环路滤波器是滤除高频分量及噪声，以保证环路所要求的性能。
压控振荡器受环路滤波器输出电压的控制，使振荡频率向输入信号的频率靠拢，直至两者的频率相同，使得VCO输出信号的相位和输入信号的相位保持某种特定的关系，达到相位锁定的目的。
*判断环路是否锁定的方法在有双踪示波器的情况下，开始时环路处于失锁状态，加大输入信号频率，用双踪示波器观察压控振荡器的输出信号和环路的输入信号，当两个信号由不同步变成同步，且时，表示环路已经进入锁定状态。
锁相调频电路在普通的直接调频电路中，振荡器的中心频率稳定度较差，而采用晶体振荡器的调频电路，其调频范围又太窄。
采用锁相环的调频器可以解决这个矛盾。
锁相调频原理框图如下图所示锁相调频原理图 正如上面锁相调频原理图所示，实现锁相调频的条件是调制信号的频谱要处于低通滤波器通带之外。
使压控振荡器的中心频率锁定在稳定度很高的晶振频率上，而随着输入调制信号的变化，振荡频率可以发生很大偏移。
这种锁相环路称载波跟踪型PLL ，本实验中使用的锁相环是NE564。
NE564内部压控振荡器的最高工作频率是50MHz ，从图10-5的逻辑框图中可以看到，NE564的内部包含一个限幅放大器，对外部的输入信号进行限幅放大，抑制寄生调幅，内部还包含压控振荡器和相位比较器。
锁相环CD4046的应用设计及研究_曾素琼
文章编号：1003- 0107(2012)01- 0072- 04
Ab s tra ct: In this p a p e r,p ha s e loc ke d loop is d is c us s e d of the p rinc ip le a nd a p p lic a tion,PLL fre q ue nc y
CKA，输出端为 QA；另一个为五进制计数电路，计数脉 冲输入端为 CKB，输出端为 QB，QC，QD，这两个计数器 可独立使用；当将 QA 连到 CKB；R 01、R02、R92、R91 接地, 当计数脉冲输入 CKA 时，可构成十进制计数器[7]。
图 7 所示；把 CD4046 的 3 脚与 QB 相连，即 74LS90 为 4 分频时，用示波器测 CD4046 的 4 脚得到频率输出为 3.96kHz (理论值为 4.0kHz)的正弦波形，如图 8 所示；把 CD4046 的 3 脚与 QC 相连，用示波器测 CD4046 的 4 脚 得到频率输出为 7.94kHz (理论值为 8.0kHz)的正弦波形， 如图 9 所示。
频率合成器和常规的振荡式正弦信号频率源相比， 其主要优点是：
(1)具有较高的频率长期稳定度，相位噪声小。若频 率合成器用恒温控制的高稳定度的石英晶体振荡器作 为基准频率源(或称主晶振)的话，则△f/f0 可达 10-10～ 10-8/ 日，而常规的振荡式正弦信号频率源，其稳定度一 般的只能达到△f/f0=10-8～10-5/ 日；
图 2 倍频锁相环频率合成原理方框图
2.2 基于锁相环 CD4046 频率合成器设计
2.2.1 锁相环 CD4046 介绍
CD4046 常使用集成电路的锁相环。它是通用的 CMOS 锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽 (为 3～18V），输入阻抗高(约 100MΩ)，动态功耗小，在中心 频率 fo 为 10kHz 下功耗仅为 600μW，属微功耗器件。 CD4046 内部电原理框图如图 3 所示，它主要由相位比
cd4046锁相环
锁相频率合成器实验设计一、实验目的了解锁相环的原理及应用了解分频器的原理及应用学会设计锁相频率合成器二、实验器材数字合成信号发生器SG1005、数字双踪示波器DS5062M三、实验原理锁相环电路是用于生成与输入信号相位同步的新的信号电路,它用于在通信的接收机中,其作用是对接收到的信号进行处理,并从其中提取某个时钟的相位信息。
或者说,对于接收到的信号,仿制一个时钟信号,使得这两个信号从某种角度来看是同步的（或者说,相干的）。
由于锁定情形下（即完成捕捉后）,该仿制的时钟信号相对于接收到的信号中的时钟信号具有一定的相差,所以很形象地称其为锁相器。
而一般情形下,这种锁相环的三个组成部分和相应的运作机理是：1、鉴相器：用于判断锁相器所输出的时钟信号和接收信号中的时钟的相差的幅度;2 、压控振荡器：就是用输入的直流信号控制振荡频率，它是一种可变频率振荡器。
3 、环路滤波器：是将鉴相器输出含有纹波的直流信号平均化，将此变换为交流成分少的直流信号的低通滤波器。
锁相的意义是相位同步的自动控制，能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环，简称PLL。
它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。
锁相环主要由相位比较器（PC）、压控振荡器（VCO）、低通滤波器三部分组成，如图1所示。
压控振荡器的输出Uo接至相位比较器的一个输入端，其输出频率的高低由低通滤波器上建立起来的平均电压Ud大小决定。
施加于相位比较器另一个输入端的外部输入信号Ui与来自压控振荡器的输出信号Uo相比较，比较结果产生的误差输出电压UΨ正比于Ui和Uo两个信号的相位差，经过低通滤波器滤除高频分量后，得到一个平均值电压Ud。
这个平均值电压Ud朝着减小CO输出频率和输入频率之差的方向变化，直至VCO输出频率和输入信号频率获得一致。
这时两个信号的频率相同，两相位差保持恒定（即同步）称作相位锁定。
当锁相环入锁时，它还具有“捕捉”信号的能力，VCO可在某一范围内自动跟踪输入信号的变化，如果输入信号频率在锁相环的捕捉范围内发生变化，锁相环能捕捉到输人信号频率，并强迫VCO锁定在这个频率上。
CD4046锁相环
锁相环CD4046应用介绍：频率相等，相位同步也就是相位相差一个固定值锁相的意义是相位同步的自动控制，能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环，简称PLL。
它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。
锁相环主要由相位比较器（PC）、压控振荡器（V CO）。
低通滤波器三部分组成，如图1所示。
压控振荡器的输出Uo接至相位比较器的一个输入端，其输出频率的高低由低通滤波器上建立起来的平均电压Ud大小决定。
施加于相位比较器另一个输入端的外部输入信号Ui与来自压控振荡器的输出信号Uo相比较，比较结果产生的误差输出电压UΨ正比于Ui和Uo两个信号的相位差，经过低通滤波器滤除高频分量后，得到一个平均值电压Ud。
这个平均值电压Ud朝着减小VCO输出频率和输入频率之差的方向变化，直至VCO输出频率和输入信号频率获得一致。
这时两个信号的频率相同，两相位差保持恒定（即同步）称作相位锁定。
当锁相环入锁时，它还具有“捕捉”信号的能力，VCO可在某一范围内自动跟踪输入信号的变化，如果输入信号频率在锁相环的捕捉范围内发生变化，锁相环能捕捉到输人信号频率，并强迫VCO锁定在这个频率上。
锁相环应用非常灵活，如果输入信号频率f1不等于VCO输出信号频率f2，而要求两者保持一定的关系，例如比例关系或差值关系，则可以在外部加入一个运算器，以满足不同工作的需要。
过去的锁相环多采用分立元件和模拟电路构成，现在常使用集成电路的锁相环，CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V－18V），输入阻抗高(约100MΩ)，动态功耗小，在中心频率f0为10kHz下功耗仅为600μW，属微功耗器件。
图2是CD4046的引脚排列，采用16 脚双列直插式，各引脚功能如下：1脚相位输出端，环路人锁时为高电平，环路失锁时为低电平。
2脚相位比较器Ⅰ的输出端。
3脚比较信号输入端。
4脚压控振荡器输出端。
5脚禁止端，高电平时禁止，低电平时允许压控振荡器工作。
CD4046中文资料
CD4046中文资料
锁相环CD4046为数字锁相环(PLL)芯片，内有两个PD、VCO、缓冲放大器、输入信号放大与整形电路、内部稳压器等。
它具有电源电压范围宽、功耗低、输入阻抗高等优点，其工作频率达1MHz，内部VCO 产生50% 占空比的方波，输出电平可与TTL电平或CMOS 电平兼容。
同时，它还具有相位锁定状态指示功能。
信号输入端：允许输入0.1V左右的小信号或方波，经A1放大和整形，提供满足PD要求的方波。
PDI由异或门构成，具有三角形鉴相特性。
它要求两个输入信号均为50%占空比的方波。
当无输入信号时，其输出电压为VDD/2，用以确定VCO的自由振荡频率PDI 由异或门构成，具有三角形鉴相特性。
它要求两个输入信号均为50%占空比的方波。
当无输入信号时，其输出电压为VDD/2，用以确定VCO的自由振荡频率。
通常输入信噪比以及固有频差较小时采用PDI，输入信噪比较高或固有频差较大时，采用PDⅡ。
R1 、R2、C确定VCO 频率范围。
R1控制最高频率，R2控制最低频率。
R2=∞时，最低频率为零。
无输入信号时，PDⅡ将VCO调整到最低频率。
锁相环CD4046的一个重要功能是：内部压迫、控振荡器的输出信号从第4脚输出后引至第3脚输入，与从第14脚输入的外部基准频率信号和相位的比较。
当两者频率相同时同，压控振荡器的频率能自动调整，直到与基准频率相同。
CD4046内部结构图。
cd4046原理
cd4046原理CD4046是一种常用的集成电路，用于频率锁定环路和相位比较器。
它由一个VCO（Voltage Controlled Oscillator）和两个相位比较器组成。
我们来了解一下CD4046的基本原理。
CD4046是一种锁相环（PLL）电路，它可将输入信号锁定在特定的频率上。
PLL是一种负反馈控制系统，它通过调整输出信号的相位和频率来与输入信号保持一致。
CD4046的输入信号经过一个相位比较器与VCO的输出信号进行比较，然后通过一个滤波器对比较结果进行平滑处理，最后输出给VCO进行频率调整。
CD4046中的相位比较器有两个，分别为相位比较器1和相位比较器2。
相位比较器1用于锁定输入信号的相位，相位比较器2用于锁定输入信号的频率。
相位比较器1的输出信号经过一个低通滤波器来获得一个平均值，然后输入给VCO进行频率调整。
相位比较器2的输出信号则直接输入给VCO进行相位调整。
CD4046中的VCO是一个电压控制的振荡器，它的频率可以通过控制输入信号的电压来调整。
VCO的输出信号经过一个分频器后又反馈给相位比较器1和相位比较器2，形成一个闭环控制系统。
当输入信号的频率与VCO的输出频率不一致时，相位比较器1和相位比较器2会产生不同的输出信号，通过调整VCO的频率和相位，使得两个输入信号保持一致。
CD4046的频率锁定环路具有很多应用。
一种常见的应用是频率合成器，它可以将一个稳定的参考信号通过CD4046锁定在所需的频率上，用于无线电调谐器和通信系统中。
另一种应用是相位比较器，它可以用于数字通信系统中的时钟恢复和数据同步。
总结一下，CD4046是一种用于频率锁定环路和相位比较器的集成电路，它通过相位比较器和VCO的组合来实现输入信号的锁定。
CD4046广泛应用于无线电调谐器、通信系统和数字通信系统等领域。
通过对CD4046的深入了解，我们可以更好地理解和应用这一集成电路。
cd4046构成的fsk调制解调电路
cd4046构成的fsk调制解调电路全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：CD4046是一种集成电路，常用于FSK调制和解调电路中。
FSK （Frequency Shift Keying）调制技术是一种数字调制技术，通过改变信号的频率来携带数字信息。
在通信系统中，FSK调制技术被广泛应用于数据传输和调频调制解调。
本文将详细介绍CD4046构成的FSK 调制解调电路的原理和应用。
一、CD4046简介CD4046是一种集成数字数字锁相环PLL（Phase Locked Loop）电路，由德州仪器公司生产。
它由一个相位比较器、一个VCO （Voltage Controlled Oscillator）和一个低通滤波器组成。
CD4046可以将输入信号的频率与VCO的频率进行比较，并自动调节VCO的频率，使得输入信号与VCO的频率同步。
这种锁相环的原理可以用于FSK调制和解调电路中。
二、FSK调制解调电路原理1. FSK调制原理：在FSK调制中，输入的数字信号被转换成两种不同频率的信号，并分别控制两个不同频率的载波信号。
这两种载波信号通过一个开关切换器，使得输出信号在两种频率之间切换，从而携带数字信息。
2. FSK解调原理：在FSK解调中，接收到的信号经过解调器解调，得到两种不同频率的信号。
这两种信号再经过一个比较器比较，得到解调后的数字信号。
CD4046通过其内部的相位比较器和VCO实现了FSK调制解调电路。
其电路连接如下：1. 输入信号经过一个低通滤波器，去除噪声和高频成分，然后输入到CD4046的相位比较器。
2. CD4046的VCO的频率由输入信号的频率控制，当输入信号的频率高于VCO的频率时，VCO的频率会增加；反之，当输入信号的频率低于VCO的频率时，VCO的频率会减小。
3. CD4046的输出信号通过一个比较器进行信号处理，得到FSK调制或解调后的数字信号。
1. 数据传输：FSK调制技术可以将数字信号转换成模拟信号进行传输，提高数据传输效率和可靠性。
cd4046工作原理
cd4046工作原理今天咱们来唠唠CD4046这个超有趣的小玩意儿的工作原理。
CD4046呀，它可是个相位锁定环电路，就像一个超级聪明的小管家，专门管信号的事儿呢。
你可以把它想象成一个信号的魔法盒。
这个魔法盒有两个主要的输入口，一个是输入信号，就好比是一个带着特定节奏来敲门的客人。
还有一个是压控振荡器（VCO）产生的信号，这就像是魔法盒自己内部产生的一种独特的韵律。
当输入信号进来的时候，它就开始在这个魔法盒里展开一场奇妙的旅程。
这个CD4046里面有个鉴相器，这鉴相器可太神奇啦。
它就像是一个超级敏感的耳朵，专门听输入信号和VCO信号之间的差别。
如果输入信号和VCO信号的相位不一样，这个鉴相器就会察觉到，然后发出一个信号，这个信号就像是一个小纸条，上面写着“这俩信号的相位不一样哦，得调整调整”。
那怎么调整呢？这就轮到低通滤波器出场啦。
低通滤波器就像是一个温柔的调解员，它会把鉴相器发出的那个带着调整信息的信号进行处理。
它会把那些杂乱的高频部分给过滤掉，只留下那些有用的、能让信号稳定下来的低频部分。
就好像把那些刺耳的杂音去掉，只留下和谐的旋律一样。
经过低通滤波器处理后的信号就去指挥压控振荡器啦。
压控振荡器就像是一个会根据指挥调整自己演奏的音乐家。
如果它收到的信号是让它加快节奏，那它就会提高自己产生信号的频率；如果是让它放慢节奏，它就会降低频率。
就这样，不断地调整，不断地适应，直到输入信号和VCO信号的相位变得一致，就像两个舞者终于找到了相同的舞步节奏一样。
而且哦，CD4046在很多地方都超级有用呢。
比如说在通信领域，它就像是一个信号的稳定器。
想象一下，那些在空气中飞来飞去的通信信号，有时候会受到各种干扰，变得杂乱无章。
这时候CD4046就可以把这些信号给梳理得井井有条，让我们能够清晰地接收到信息。
在频率合成方面，它也是个小能手。
就像是一个能根据需求调配出各种不同频率信号的魔法师。
它可以把一个基础的频率，通过内部的各种调整，变成我们想要的其他频率，满足不同设备的需求。
CD4046
CD4046：
通用的CMOS锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V－18V），输入阻抗高(约100MΩ)，动态功耗小，在中心频率f0为10kHz下功耗仅为600μW，属微功耗器件。
引脚和功能：
CD4046的引脚排列，采用16脚双列直插式，各管脚功能：
CD4046引脚功能CD4046引脚功能
1脚相位输出端，环路入锁时为高电平，环路失锁时为低电平。
2脚相位比较器Ⅰ的输出端。
3脚比较信号输入端。
4脚压控振荡器输出端。
5脚禁止端，高电平时禁止，低电平时允许压控振荡器工作。
6、7脚外接振荡电容。
8、16脚电源的负端和正端。
9脚压控振荡器的控制端。
10脚解调输出端，用于FM解调。
11、12脚外接振荡电阻。
13脚相位比较器Ⅱ的输出端。
14脚信号输入端。
15脚内部独立的齐纳稳压管负极。
工作原理：
输入信号 Ui从14脚输入后，经放大器A1进行放大、整形后加到相位比较器Ⅰ、Ⅱ的输入端，图3开关K拨至2脚，则比较器Ⅰ将从3脚输入的比较信号Uo与输入信号Ui作相位比较，从相位比较器输出的误差电压UΨ则反映出两者的相位差。
UΨ经R3、R4及C2滤波后得到一控制电压Ud加至压控振荡器VCO的输入端9脚，调整VCO的振荡频率f2，使f2迅速逼近信号频率f1。
VCO的输出又经除法器再进入相位比较器Ⅰ，继续与Ui进行相位比较，最后使得f2=f1，两者的相位差为一定值，实现了相位锁定。
若开关K拨至13脚，则相位比较器Ⅱ工作，过程与上述相同，不再赘述。
cd4046-芯片资料介绍
Features
Y Wide supply voltage range
3 0V to 18V
Y Low dynamic power consumption
Y VCO frequency Y Low frequency drift
with temperature
70 mW (typ ) at fo e 10 kHz VDD e 5V 1 3 MHz (typ ) at VDD e 10V 0 06% C at VDD e 10V
Y High VCO linearity
1% (typ )
Applications
Y FM demodulator and modulator Y Frequency synthesis and multiplication Y Frequency discrimination Y Data synchronization and conditioning Y Voltage-to-frequency conversion Y Tone decoding Y FSK modulation Y Motor speed control
30
VDD e 15V VO e 1 5V or 13 5V
40
2 25 1 5 45 30 6 25 4 0
15 V 30 V 40 V
VIH
High Level Input Voltage VDD e 5V VO e 0 5V or 4 5V
35
3 5 2 75
35
V
Comparator and Signal In VDD e 10V VO e 1V or 9V
DC Supply Voltage (VDD)
锁相环CD4046
锁相环集成锁相环芯片CD4046是由CMOS 电路构成的多功能单片集成锁相环，具有功耗低、输入阻抗高、电源电压范围宽等优点。
在信号处理和数字系统中，CD4046都得到了广泛的应用，常被用于频率调制、频率锁定、时钟同步和频率合成等方面。
CD4046的工作频率小于1.2MHz ，属于低频锁相环。
电源电压为5～15V ，输出驱动电流大于2.6mV 。
其内部结构及典型应用电路如图3-12所示。
图3-12 CD4046内部结构图与其他锁相环不同的是：CD4046具有两个可选用的鉴相器Ⅰ和Ⅱ：相位比较器Ⅰ是一个异或门，适用于输入信号中噪声分量较多、信噪比较低的场合，但必须要求输入信号具有50％的占空比。
当无输入信号或噪声信号输入时，异或门输出平均电压等于UDD/2，经低通滤波器后送到VCO 输入端9，使VCO 在中心频率上起振。
相位比较器Ⅱ由四个触发器、控制门和三态输出电路组成，是边缘触发工作方式的鉴相器，因而对输入信号占空比无特定的要求，但相位比较器Ⅱ的信噪比容限不如相位比较器Ⅰ高。
选用相位比较器Ⅱ为鉴相器时，捕获带和同步带具有相同的带宽)(21min max f f f f L C +±==。
如图3-12所示，CD4046采用的是RC 型压控振荡器，必须外接电容C1和电阻R1作为充放电元件，当锁相环对跟踪的输入信号的频率宽度有要求时还需要外接电阻R2。
CD4046的工作频率与芯片外围的器件取值有关。
为使锁相环工作在最佳状态，在选择外接元件参数时，既要考虑压控振荡器的中心频率O f ，也要兼顾最高频率m ax f 和最低频率min f 。
根据经验公式得)(21012min C C R f +≈π、min 011max )(21f C C R f ++≈π，压控振荡器的中心频率为)(21min max 0f f f +=。
其中C0为寄生电容，约为30pF ；R1、R2的取值一般在10KΩ～1MΩ之间；UDD≥10V 时，C1取值大于50pF ；UDD≥5V 时，C1取值大于100pF 。
锁相环CD4046
锁相环集成锁相环芯片CD4046是由CMOS 电路构成的多功能单片集成锁相环，具有功耗低、输入阻抗高、电源电压范围宽等优点。
在信号处理和数字系统中，CD4046都得到了广泛的应用，常被用于频率调制、频率锁定、时钟同步和频率合成等方面。
CD4046的工作频率小于1.2MHz ，属于低频锁相环。
电源电压为5～15V ，输出驱动电流大于2.6mV 。
其内部结构及典型应用电路如图3-12所示。
图3-12 CD4046内部结构图与其他锁相环不同的是：CD4046具有两个可选用的鉴相器Ⅰ和Ⅱ：相位比较器Ⅰ是一个异或门，适用于输入信号中噪声分量较多、信噪比较低的场合，但必须要求输入信号具有50％的占空比。
当无输入信号或噪声信号输入时，异或门输出平均电压等于UDD/2，经低通滤波器后送到VCO 输入端9，使VCO 在中心频率上起振。
相位比较器Ⅱ由四个触发器、控制门和三态输出电路组成，是边缘触发工作方式的鉴相器，因而对输入信号占空比无特定的要求，但相位比较器Ⅱ的信噪比容限不如相位比较器Ⅰ高。
选用相位比较器Ⅱ为鉴相器时，捕获带和同步带具有相同的带宽)(21min max f f f f L C +±==。
如图3-12所示，CD4046采用的是RC 型压控振荡器，必须外接电容C1和电阻R1作为充放电元件，当锁相环对跟踪的输入信号的频率宽度有要求时还需要外接电阻R2。
CD4046的工作频率与芯片外围的器件取值有关。
为使锁相环工作在最佳状态，在选择外接元件参数时，既要考虑压控振荡器的中心频率O f ，也要兼顾最高频率max f 和最低频率min f 。
根据经验公式得)(21012min C C R f +≈π、min 011max )(21f C C R f ++≈π，压控振荡器的中心频率为)(21min max 0f f f +=。
其中C0为寄生电容，约为30pF ；R1、R2的取值一般在10KΩ～1MΩ之间；UDD≥10V 时，C1取值大于50pF ；UDD≥5V 时，C1取值大于100pF 。
用CD4046组成的高倍锁相倍频器
图 2 用 CD4046 组成的 64 倍频锁相环
现 64 分频功能 , 工作过程如下 : 当加到 D 3的 CL K 端来 的输入 脉冲 个数 达到 128 个时 , 使其输出端 Q 1～Q 7 的电平全为 1 , 即D 4 的 1 、2 、3 、4 、5 、6 、11 脚的电平全为高 电平 ,这样就使 D4 的输出端变为 0 ,使 D ∶ 2的 SD 端变为低电平 ,D 2 的输出 Q 变为低 电平 , 从而使 D3 复位 , 准备新的一次倍频
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《国外电子元器件》1998 年第 2 期 1998 年 2 月
●新特器件应用
用 CD4046 组成的高倍锁相倍频器
电子工业部第 22 研究所 孙广俊 张景伟
摘要 : 本文介绍了锁相环集成电路 CD4046 的内部结构功能及特点 ,并给出在高倍锁 相倍频器中的应用 。 关键词 :锁相环 锁相倍频 压控振荡 分频
过程 。 信号经过 D2 ∶1 (D 型触发器) 进行
2 分频以保证信号占空比为 50 % ,满足锁 相环对信号占空比的要求 。
从图 2 中还可以看出 , 只要将这一 电路稍加改变就可以做成 64 倍频以下 的多种倍频器 。当然 ,如果将 D 3 的Q 1～ Q 12 全部利用上 , 可以做成更高倍的锁 相倍频器 , 因此该电路具有一定的代表 性与通用性 。 参考文献
源极跟随器在 V CO 输入电压作用下由 脚 10 输出解调信号 。如果使用这一端时 ,应 从 脚 10 到 V SS 外 接 一 个 电 阻 R3 ( R3 ≥ 10kΩ) 作为负载 ,如果不使用这个端子 ,可以 断开 。V CO 输出可以直接与相位比较器连 接 , 也可以通过分频器连到相位比较器的输 入端 。
集成电路课程设计——锁相环CD4046设计频率合成器
集成电路课程设计一-锁相环CD4046设计频率合成器学号：110800316 姓名：苏毅坚指导老师：罗国新2011年1月锁相环CD4046设计频率合成器实验目的：设计一个基于锁相环CD4046设计频率合成器范围是10k〜100K,步进为1K设计和制作步骤：确定电路形式，画出电路图。
计算电路元件参数并选取元件O组装焊接电路。
调试并测量电路性能。
确定电路组成方案原理框图如下，锁相环路对稳定度的参考振动器锁定，环内串接可编程的分频器，通过改变分频器的分配比N,从而就得到N倍参考频率的稳定输出。
晶体振荡器输出的信号频率n,经固定分频后（M分频）得到基准频率fi，，输入锁相环的相位比较器（PC）。
锁相环的VCO输出信号经可编程分频器（N分频）后输入到PC的另一端，这两个信号进行相位比较，当锁相环路锁定后得到：n/M=fF=f2/N 故f2=N『l （Fl为基准频率）当N变化时，就可以得到一系列的输出频率f2o设计方法（一）、振荡源的设计用CMOS与非门和1M晶体组成1MHz振荡器，如图14。
图中Rf使F1工作于线性放大区。
晶体的等效电感，Cl> C2构成谐振回路。
C1、C2可利用器件的分布电容不另接。
Fl、F2、F3 使用CD4049o（二）、N分频的设计N分频采用CD40103进行分频。
CD40103是BCD码8位分频器。
采用8位拨码开关控制分频大小。
输入的二进制大小即为分频器N分频。
图中RP1为1K排阻（三）、1KHZ标准信号源设计（即M分频的设计）根据4518的输出波形图，可以看出4518包含二分频、四分频、十分频，用二片CD4518 （共4个计数器）组成一个1000分频器，也就是三个十分频器，这样信号变为2Khz.再经过双D触发器，这样就可把2MHz的晶振信号变成500hz 的标准信号。
如下图所示：（四）4046锁相环的设计锁相环4046为主芯片。
电路图如下：500Hz信号从14脚输入。
3脚4脚接N分频电路，即40103分频电路。
常用锁相环芯片
常用锁相环芯片一、引言锁相环（PLL）是一种常见的电路，用于将输入信号的频率和相位与参考信号同步。
锁相环芯片是实现锁相环功能的重要部件，广泛应用于通信、计算机、音频等领域。
本文将介绍常用的锁相环芯片。
二、基本概念1. 锁相环（PLL）锁相环是一种反馈控制系统，它可以将输入信号和参考信号的频率和相位同步。
锁相环由比较器、低通滤波器、振荡器和分频器等组成。
2. 锁定时间指从开始输入参考信号到输出信号与参考信号同步所需的时间。
3. 抖动指输出信号与参考信号之间的瞬时差异。
抖动越小，表示输出信号与参考信号同步更稳定。
三、常用锁相环芯片1. CD4046CD4046是一款经典的数字锁相环芯片，由德州仪器公司推出。
它具有简单易用、性能稳定等特点，广泛应用于通讯、音频等领域。
2. AD9901AD9901是ADI公司推出的高性能数字锁相环芯片，具有高精度、低抖动等特点，广泛应用于通讯、雷达等领域。
3. LM565LM565是美国国家半导体公司推出的模拟锁相环芯片，具有锁定时间短、抖动小等特点，广泛应用于通讯、音频等领域。
4. MAX038MAX038是美国MAXIM公司推出的高性能模拟锁相环芯片，具有高精度、低抖动等特点，广泛应用于音频、视频等领域。
四、常见问题及解决方法1. 锁定时间过长可能是由于参考信号和输入信号的频率差异过大导致。
可以通过增加分频器的分频比例或调整低通滤波器的截止频率来解决。
2. 抖动过大可能是由于反馈控制系统不稳定或噪声干扰导致。
可以通过增加低通滤波器的阻尼系数或减小比较器灵敏度来解决。
3. 输出信号失真可能是由于振荡器质量差或分频器性能不佳导致。
可以尝试更换振荡器或分频器来解决。
五、总结锁相环芯片是实现锁相环功能的重要组成部件，常用的锁相环芯片有CD4046、AD9901、LM565和MAX038等。
在使用锁相环芯片时，需要注意锁定时间、抖动和输出信号失真等问题，并采取相应的解决方法。
集成电路课程设计——锁相环CD4046设计频率合成器
集成电路课程设计一-锁相环CD4046设计频率合成器学号：110800316 姓名：苏毅坚指导老师：罗国新2011年1月锁相环CD4046设计频率合成器实验目的：设计一个基于锁相环CD4046设计频率合成器范围是10k〜100K,步进为1K设计和制作步骤：确定电路形式，画出电路图。
计算电路元件参数并选取元件O组装焊接电路。
调试并测量电路性能。
确定电路组成方案原理框图如下，锁相环路对稳定度的参考振动器锁定，环内串接可编程的分频器，通过改变分频器的分配比N,从而就得到N倍参考频率的稳定输出。
晶体振荡器输出的信号频率n,经固定分频后（M分频）得到基准频率fi，，输入锁相环的相位比较器（PC）。
锁相环的VCO输出信号经可编程分频器（N分频）后输入到PC的另一端，这两个信号进行相位比较，当锁相环路锁定后得到：n/M=fF=f2/N 故f2=N『l （Fl为基准频率）当N变化时，就可以得到一系列的输出频率f2o设计方法（一）、振荡源的设计用CMOS与非门和1M晶体组成1MHz振荡器，如图14。
图中Rf使F1工作于线性放大区。
晶体的等效电感，Cl> C2构成谐振回路。
C1、C2可利用器件的分布电容不另接。
Fl、F2、F3 使用CD4049o（二）、N分频的设计N分频采用CD40103进行分频。
CD40103是BCD码8位分频器。
采用8位拨码开关控制分频大小。
输入的二进制大小即为分频器N分频。
图中RP1为1K排阻（三）、1KHZ标准信号源设计（即M分频的设计）根据4518的输出波形图，可以看出4518包含二分频、四分频、十分频，用二片CD4518 （共4个计数器）组成一个1000分频器，也就是三个十分频器，这样信号变为2Khz.再经过双D触发器，这样就可把2MHz的晶振信号变成500hz 的标准信号。
如下图所示：（四）4046锁相环的设计锁相环4046为主芯片。
电路图如下：500Hz信号从14脚输入。
3脚4脚接N分频电路，即40103分频电路。
cd4046中文资料
CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V－18V），输入阻抗高(约100MΩ)，动态功耗小，在中心频率f0为10kHz下功耗仅为600μW，属微功耗器件。
CD4046锁相的意义是相位同步的自动控制,功能是完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环,简称PLL。
它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。
锁相环主要由相位比较器（PC）、压控振荡器（VCO）。
低通滤波器三部分组成,如下所示。
〈CD4046内部电原理框图〉CD4046工作原理：输入信号Ui从14脚输入后，经放大器A1进行放大、整形后加到相位比较器Ⅰ、Ⅱ的输入端，图3开关K拨至2脚，则比较器Ⅰ将从3脚输入的比较信号Uo与输入信号Ui作相位比较，从相位比较器输出的误差电压UΨ则反映出两者的相位差。
UΨ经R3、R4及C2滤波后得到一控制电压Ud加至压控振荡器VCO的输入端9脚，调整VCO的振荡频率f2，使f 2迅速逼近信号频率f1。
VCO的输出又经除法器再进入相位比较器Ⅰ，继续与Ui进行相位比较，最后使得f2＝f1，两者的相位差为一定值，实现了相位锁定。
若开关K拨至13脚，则相位比较器Ⅱ工作，过程与上述相同，不再赘述。
下图是CD4046的引脚排列，采用16脚双列直插式，各管脚功能：1脚相位输出端，环路人锁时为高电平，环路失锁时为低电平。
2脚相位比较器Ⅰ的输出端。
3脚比较信号输入端。
4脚压控振荡器输出端。
5脚禁止端，高电平时禁止，低电平时允许压控振荡器工作。
6、7脚外接振荡电容。
8、16脚电源的负端和正端。
9脚压控振荡器的控制端。
10脚解调输出端，用于FM解调。
11、12脚外接振荡电阻。
13脚相位比较器Ⅱ的输出端。
14脚信号输入端。
15脚内部独立的齐纳稳压管负极。
〈CD4046引脚图〉CD4046典型应用电路。
图6是用CD4046的VCO组成的方波发生器，当其9脚输入端固定接电源时，电路即起基本方波振荡器的作用。
锁相环CD4046设计频率合成器
目录一、设计和制作任务 (3)二、主要技术指标 (3)三、确定电路组成方案 (3)四、设计方法 (4)（一）、振荡源的设计 (4)（二）、N分频的设计 (4)（三）、1KHZ标准信号源设计（即M分频的设计） (5)五、锁相环参数设计 (6)六、电路板制作 (7)七、调试步骤 (8)八、实验小结 (8)九、心得体会 (9)十、参考文献 (9)附录：各芯片的管脚图 (10)锁相环CD4046设计频率合成器内容摘要：频率合成是以一个或少量的高准确度和高稳定度的标准频率作为参考频率，由此导出多个或大量的输出频率，这些输出的准确度与稳定度与参考频率是一致的。
在通信、雷达、测控、仪器表等电子系统中有广泛的应用，频率合成器有直接式频率合成器、直接数字式频率合成器及锁相频率合成器三种基本模式，前两种属于开环系统，因此是有频率转换时间短，分辨率较高等优点，而锁相频率合成器是一种闭环系统，其频率转换时间和分辨率均不如前两种好，但其结构简单，成本低。
并且输出频率的准确度不逊色与前两种，因此采用锁相频率合成。
关键词：频率合成器CD4046一、设计和制作任务1．确定电路形式，画出电路图。
2．计算电路元件参数并选取元件。
3．组装焊接电路。
4．调试并测量电路性能。
5．写出课程设计报告书二、主要技术指标1．频率步进 1kHz2．频率稳定度f ≤1KHz3．电源电压 Vcc=5V三、确定电路组成方案原理框图如下，锁相环路对稳定度的参考振动器锁定，环内串接可编程的分频器，通过改变分频器的分配比N，从而就得到N倍参考频率的稳定输出。
晶体振荡器输出的信号频率f1，经固定分频后（M分频）得到基准频率f1’，输入锁相环的相位比较器（PC）。
锁相环的VCO输出信号经可编程分频器（N分频）后输入到PC的另一端，这两个信号进行相位比较，当锁相环路锁定后得到：f1/M=f1’=f2/N 故f2=Nf’1 (f’1为基准频率)当N变化时，或者N/M变化时，就可以得到一系列的输出频率f2。
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