10M锁100MHz锁相频率源

题目10M锁100MHz锁相频率源
一、设计任务与要求
1、理解锁相环相关概念，熟悉ADF4002锁相环芯片；
2、应用ADF4002锁相环芯片，设计100MHz锁相频率源，单片机写入ADF4002的控制字；
3、应用ADIsimPLL软件进行环路滤波器仿真；
4、输入信号10MHz，输出100MHz，环路带宽在10Hz~100Hz之间；
5、熟悉ADF4002硬件电路设计；
二、方案设计
1．微处理器最小系统电路
方案1：STM32F103C8T6
方案2：STC51
方案3:FPGA
STM与FPGA的优缺点
一个属于单片机STM32 ，一个属于可编程阵列FPGA。

STM32由于有各种外设操作起来简单，可以处理模拟以及数字信号，适用于设计的控制电路FPGA应用也比较广泛，只能处理数字信号，但是能同时运行多条指令，也就是并行执行，这是单片机、ARM等比不了的，主要用于处理各种逻辑。

STM32代表ARM Cortex-M内核的32位微控制器，具有高性能，实时性强，低功耗，便于低电压操作等优点，同时还易于开发。

我们选择方案2，因为STC51是STC公司推出的以MCS-51为内核的单片机的。

和AT89C51基本一致，但是可以通过串口直接烧写所以被广泛使用。

MCS-51是入门级一款很经典的MCU，特点就是简单，所以在教学时大量采用。

而FPGA耗财贵，上手难度大，所以选择了方案2。

2．ADF4002模块电路
方案一：TIDA-01346设计结合使用两个LMX2594合成器，与使用一个合成器相比，产生的噪声更低。

通过结合相位中两个合成器的输出，理论3dB相位噪声优势可能是由于输出功率高6dB，而噪声功率仅高3dB。

LMX2594是这种应用的理想合成器，因为它具有SYNC功能，该功能使其具有确定性的可重复相位以及可编程相位，可以用来校正由于线迹失配或任何其他因素导致的任何相位误差。

方案二：该ADF4002频率合成器用于在无线接收器和发射器的上变频和下变频
部分中实现本地振荡器。

它由低噪声数字鉴频鉴相器（PFD），精密电荷泵，可编程参考分频器和可编程N分频器组成。

14位参考计数器（R计数器）允许PFD输入处的可选REFIN频率。

如果合成器与外部环路滤波器和压控振荡器（VCO）一起使用，则可以实现完整的锁相环（PLL）。

此外，通过将R和N编程为1，该器件可用作独立的PFD和电荷泵。

方案比较：由两种方案可以看出，ADF4002频率合成器截止频率为400MHz，更适合本设计电路，能有效的利用其本身的资源。

所以我们选择方案二。

三、理论计算
（一）环路滤波器仿真计算
图3.1 仿真滤波器参数
在14.7Hz到205Hz之间选择的滤波带宽为55.5Hz，相位裕度为60，最终计算出来的滤波器参数为:
C1=12.2nF，R1=68.6KΩ，C2=157nF
四、系统的硬件电路设计
图4.1 系统硬件电路图
此电路包含了ADF4002频率合成器，供电电路模块，参考源产生电路，环路
滤波器电路和输出电路。

五、系统的程序设计
#include "C8051F330.h"
#define OPEN_MODE
sbit SCK_Pad = P0^3;
sbit SDI_Pad = P0^4;
sbit LE2_Pad = P0^5;
sbit SDO2_Pad = P0^6;
sbit LE1_Pad = P0^7;
sbit SDO3_Pad = P1^1;
sbit LE3_Pad = P1^2;
sbit CEN_Pad = P1^3;
void Oscillator_Init()
{
OSCICN = 0x82; // 使能内部H-F振荡器，SYSCLK为12.25MHzRSTSRC = 0x04; // 使能时钟丢失检测器，检测到时钟丢失时触发复位CLKSEL = 0x00; // 系统时钟取自内部高频振荡器，分频数由OSCICN寄存器中的IFCN位决定。

}
void PCA_Init()
{
PCA0MD &= ~0x40; // 禁止看门狗定时器
PCA0MD = 0x00; // PCA计数器的时钟源为系统时钟的12分频PCA0H = 0x00;PCA0L = 0x00;
PCA0CPL2 = 0xFF; // PCA捕捉模块2低字节置0xFF,超时间隔64.2ms
PCA0MD |= 0x40; // PCA模块2用作看门狗定时器PCA0CN = 0x40; // 启动PCA计数器/定时器
}
void main(void)
{
PCA0MD &= ~0x40;
Oscillator_Init();
Port_IO_Init();PCA_Init();EA = 0x1;delay(1000);
LE1_Pad = 0x1;
LE2_Pad = 0x0;
LE3_Pad = 0x0;SDI_Pad = 0x1;
SCK_Pad = 0x1;CEN_Pad = 0x1;
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作者：宇宙379
来源：CSDN
原文：https:///a379039233/article/details/44465123
版权声明：本文为博主原创文章，转载请附上博文链接！六、测试结果（一）10MHz参考频率源参数测试
表6.1 10MHz参考频率源数据
测试参数测试结果测试仪器型号备注
输出频率10.00000375MHz VC1365
占空比49.88% GDS—1102B
上升/下降时间16.2ns/15.4ns GDS—1102B
峰-峰值(Vp-p) 3.12V GDS—1102B
图6.1 10MHz参考频率源测试图
图6.2 10MHz参考频率源频率测试图
（二）100MHz输出测试结果（用表格或者图片实现）
表6.2 100MHz参考频率源数据
测试参数测试结果测试仪器型号备注
输出频率100.0000370MHz VC1365
图6.3 100MHz参考频率源频率测试图
对比表6.1和表6.2的测试参数可以看出，10MHz的参考源偏离中心3.7Hz，在输出端测量的结果偏离100MHz的中心频率37Hz，及实现了频率的跟随，及锁相环的功能。

由于更改10MHz参考源频率比较难以实现，我们就只做了一组数据的测试。

七、实验过程中遇到的问题及解决方法
本次专周实验中，遇到了许多问题。

1．用了一款不太熟悉的芯片，芯片手册为英语版。

借助翻译工具和上网查阅资料
寻找解决方法。

2．仿真软件不会用，在老师指导使用。

3．给单片机下载程序时遇到困难。

可能是因为焊接不准确和调试器接线错误。

解决办法为更换处理器，使用stm32代替89c51运行程序。

八、总结及心得体会
略。