锁相环调频和解调实验,频率合成器实验
实验六、锁相环及频率调制与解调电路
实验六、锁相环及频率调制与解调电路一、实验原理：实验前要求预习有关锁相环工作原理、锁相环同步与捕捉的基本概念以及基于锁相环的频率调制（图6－1）与解调电路（图6－2）的主要元器件参数的设计要点及电路性能指标的测试方法。
二、实验元件与设备：1. 传感器实验主板；2. LM565 （2 个）；3. 电阻：1.5K?（棕绿黑橙橙）× 4，2K?（红黑橙）× 2；4. 电容: 0.47uF（474）×2, 10uF（106）×2,1000pF（102）×2 ；5. 差动放大器、二阶低通滤波器；6. 跳线若干；三、基本实验内容：1. 参照图 6 －1 、6 －2，用LM565 模拟集成锁相环构成FM 调制与解调电路，载波频率fo ＝250KHz ，调制信号（从IN2 输入）频率为1KHz，Vpp<750mv 的正弦信号。
（由于本实验所用的频率较高，建议使用高性能采集卡DSO500 ）2. 锁相环特性测试用“调制电路VCO 输出（Vx）”作信号源。
（调节Rtz ：，使VCO 频率变化。
）测试解调电路锁相环的锁定范围与捕捉范围（也可以用信号源输出矩形波进行锁定范围与捕捉范围的测量，但应注意输出矩形波幅度不要过大）3.用锁相环实现调制电路，实际是利用锁相环PLL（Phase Lock Loop ）内部的VCO 作调制电路（PLL 不需要闭环），根据实验指标要求确定元件参数后安装电路，C1 的设置应考虑满足最大平坦度响应要求，插查电路无误后接通电源，并通过调整电位器R137 来调整VCO 的中心频率f01 为250KHz（fo 可用频率计或示波器测试），从IN2 加入的调制信号，在VCO 输出端Vx 观察调频输出。
若波形不正常，则调整电路，使工作正常。
图6－1 FM 调制电路4.根据实验指标要求，自行设计运放差动放大电路和二阶有源低通滤波电 路，确定元件参数后安装电路。
锁相环调频和解调实验,频率合成器实验
实验11 锁相调频与鉴频实验一、实验目的1.掌握锁相环的基本概念。
2.了解集成电路CD4046的内部结构和工作原理。
3.掌握由集成锁相环电路组成的频率调制电路/解调电路的工作原理。
二、预习要求1.复习反馈控制电路的相关知识。
2.锁相环路的工作原理。
三、实验仪器1.高频信号发生器2.频率计3.双踪示波器4.万用表5.实验板GPMK8四、锁相环的构成和基本原理（1）锁相环的基本组成图11-1是锁相环的基本组成方框图，它主要由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）组成。
图11-1 锁相环的基本组成① 压控振荡器（VCO ）VCO 是本控制系统的控制对象，被控参数通常是其振荡频率，控制信号为加在VCO 上的电压。
所谓压控振荡器就是振荡频率受输入电压控制的振荡器。
② 鉴相器（PD ）PD 是一个相位比较器，用来检测输出信号0V （t ）与输入信号i V （t ）之间的相位差θ (t)，并把θ(t)转化为电压)(t V d 输出，)(t V d 称为误差电压，通常)(t V d 作为一直流分量或一低频交流量。
③ 环路滤波器（LF ）LF 作为一低通滤波电路，其作用是滤除因PD 的非线性而在)(t V d 中产生的无用组合频率分量及干扰，产生一个只反映θ(t)大小的控制信号)(t V C 。
4046锁相环芯片包含鉴相器（相位比较器）和压控振荡器两部分，而环路滤波器由外接阻容元件构成。
（2）锁相环锁相原理锁相环是一种以消除频率误差为目的反馈控制电路，它的基本原理是利用相位误差电压去消除频率误差。
按照反馈控制原理，如果由于某种原因使VCO 的频率发生变化使得与输入频率不相等，这必将使)(t V O 与)(t V i 的相位差θ(t)发生变化，该相位差经过PD 转换成误差电压)(t V d 。
此误差电压经过LF 滤波后得到)(t V c ，由)(t V c 去改变VCO 的振荡频率，使其趋近于输入信号的频率，最后达到相等。
实验五锁相环测试及应用实验报告
：锁相环测试及应用实验试验目的：1．了解锁相环的组成、基本原理及性能特点。
2．掌握集成锁相环4046芯片的使用方法。
3．掌握锁相环路及各部件性能（鉴相特性、压控特性、同步带和捕捉带）的测试方法。
4．掌握锁相调频、锁相鉴频电路的构成、基本原理及参数测试测试方法。
5．掌握简单锁相频率合成器的基本原理及性能指标的测试方法实验设备：1．调幅与调频发射模块。
2．直流稳压电压GPD-3303D3．F20A 型数字合成函数发生器/计数器 4．DSO-X 2014A 数字存储示波器实验原理：1. 锁相环的组成及基本原理锁相环路（PLL ）亦称自动相位控制（APC ）电路，它是一种利用相位误差消除频率误差的反馈控制系统。
如图1所示，由鉴相器（相位比较器）、环路滤波器（低通滤波器）和压控振荡器三个基本部件组成。
若o i f f ≠，瞬时相位差ϕ∆将随时间而变化；若i of f ϕ∆=保持固定值。
锁相环就是利用两个信号之间相位差的变化，控制压控振荡器的输出信号频率，最终使两个信号相位差保持为常数，达到频率相等。
锁相环的工作过程：如图1所示，若o i f f ≠，必将引起ϕ∆的变化，鉴相器输出正比于ϕ∆的误差电压()d u t 。
经环路滤波器滤除()d u t 中的高频分量和噪声，产生缓慢变动的直流电压()c u t 。
VCO 受控于()c u t ，使得振荡频率o f 与输入参考频率i f 的频差逐渐减小，直到o i f f =，电路达到稳定平衡状态，即锁定状态。
此时，ϕ∆保持一个不变的稳态相差ϕ∞，以维持电路的平衡状态。
需要指出，环路能达到锁定状态，是在o f 与i f 相差不大的范围内。
2. 几个重要概念 ⑴ 失锁与锁定开始工作时， o i f f ≠，ϕ∆不固定，环路处于不稳定状态，称为失锁。
当o i f f =时，ϕ∆保持常数，电路进入稳定状态，称为锁定。
⑵ 跟踪过程与捕捉过程在环路锁定状态下，如果输入信号频率i f 发生变化，环路通过自身的调节作用，使输出信号频率o f 以同样的规律跟随着变化，并且始终保持o i f f =，这个过程称为跟踪过程或同步过程。
锁相环调频及锁相环调频发射与接收实验实验报告
锁相环调频及锁相环调频发射与接收实验实验报告沈凯捷101180101锁相环调频实验一. 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。
1.理解用锁相环实现调频的基本原理。
2.掌握NE564构成调频电路的原理和调试，测试方法。
二、实验使用仪器1．NE564锁相和调频实验板2．100MHz泰克双踪示波器3. FLUKE万用表4. 高频信号源5. 低频信号源三、实验内容1. 压控振荡器的测试。
2 . 同步带和捕捉带的测量。
3. 调频信号的产生和测量。
四、实验步骤1. 压控振荡器的测试（1）在实验箱主板上插上锁相环调频与测试电路实验模块。
接通实验箱上电源开关，电源指标灯点亮。
（2）把跳线S1，S2，S5，S6，S7断开，S3，S4合上。
单独测试压控振荡器的自由振荡频率。
将双排开关S8的4端合上，此时8200pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。
调节滑动变阻器W1的值，观察振荡频率是否有变化，并思考原因。
然后调节可变电容CW ，观察振荡频率的变化范围，并记录。
将双排开关S8的3端合上，此时820pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。
调节滑动变阻器W1的值，观察振荡频率是否有变化，并思考原因。
然后调节可变电容CW ，观察振荡频率的变化范围，并记录。
将双排开关S8的2端合上，此时82pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。
调节滑动变阻器W1的值，观察振荡频率是否有变化，并思考原因。
然后调节可变电容CW ，观察振荡频率的变化范围，并记录。
将双排开关S8的1端合上，此时22pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。
锁相环实验报告
锁相环实验报告锁相环实验报告一、实验目的本次实验的目的是了解锁相环（PLL）的原理和应用，掌握PLL电路的设计和调试方法，以及了解PLL在通信系统中的应用。
二、实验原理1. PLL原理锁相环是一种基于反馈控制的电路，由比例积分环节、相位检测器、低通滤波器和振荡器等组成。
其基本原理是将输入信号与参考信号进行比较，并通过反馈调整振荡频率，使得输入信号与参考信号同步。
2. PLL应用PLL广泛应用于通信系统中，如频率合成器、时钟恢复器、数字调制解调器等。
三、实验设备和材料1. 实验仪器：示波器、函数发生器等。
2. 实验元件：电阻、电容等。
四、实验步骤1. 搭建PLL电路并连接到示波器上。
2. 调节函数发生器输出正弦波作为参考信号，并将其输入到PLL电路中。
同时，在函数发生器上设置另一个正弦波作为输入信号，并将其连接到PLL电路中。
3. 调节PLL参数，包括比例积分系数和低通滤波器截止频率等，使得输入信号与参考信号同步。
4. 观察示波器上的输出波形，记录下PLL参数的取值。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过调节PLL参数，成功实现了输入信号与参考信号的同步，并在示波器上观察到了稳定的输出波形。
记录下了PLL参数的取值，如比例积分系数和低通滤波器截止频率等。
2. 实验分析通过本次实验，我们深入了解了锁相环的原理和应用，并掌握了PLL电路的设计和调试方法。
同时，我们也了解到PLL在通信系统中的重要作用，如时钟恢复、数字调制解调等。
六、实验结论本次实验成功地实现了输入信号与参考信号的同步，并掌握了PLL电路的设计和调试方法。
同时也加深对于PLL在通信系统中应用的认识。
七、实验注意事项1. 在搭建电路时应注意接线正确性。
2. 在调节PLL参数时应注意逐步调整，避免过度调整导致系统失控。
3. 在观察示波器输出波形时应注意放大倍数和时间基准设置。
锁相频率合成器组装及调试
锁相频率合成器组装及调试一、实验目的1、 理解高频模拟锁相环路法本振频率合成的原理。
2、 掌握锁相环频率合成的方法。
二、实验内容1、 测量频率合成器输出频率与分频比的关系。
2、 调测频率合成器的输出波形。
三、实验仪器1、 5号板 1块2、 10号板 1块3、 6号模块 1块4、 双踪示波器 1台四、实验原理晶体振荡器能产生稳定度很高的固定频率。
若要改变频率则需要更换晶体。
LC 振荡器改换频率虽很方便，但频率稳定度又很低。
用锁相环实现的频率合成器，既有频率稳定度高又有改换频率方便的优点。
频率合成的一般含义是：将给定的某一基准频率（用频率稳定而且准确的振荡器所产生的频率），通过一系列的频率算术运算，在一定频率范围内，获得频率间隔一定，稳定度和基准频率相同，数值上与输入频率成有理数比的大量新频率的一种技术。
锁相环的原理在模拟锁相环中已经详细讲述，这里讲述锁相频率合成的方法。
在实验箱中将1MHz 参考信号i f 进行M 分频从P3输出，将VCO 输出信号o f 从P1输入，然后进行N 分频，从P2输出。
根据锁相环的知识可知i f /M=o f /N 即推出o f =i f MN，适当选择M 、N 的分频比，可以得到不同的频率。
锁相频率合成系统框图如图18-1所示（主时基为1MHz ）参考分频器（1－1/99)鉴相器VCO环路滤波器时基分频器（1－1/999)图18-1 锁相频率合成器五、实验步骤1、连线框图如下：源端口目的端口连线说明10号板：P3 5号板：P7 参考分频信号送入鉴相器10号板：P2 5号板：P8 分频器输出连至鉴相器射频输入10号板：P1 5号板：P5 VCO输出连至分频器输入5号板：P4 频率计：P3 合成频率输出2、将10号板“参考分频器”拨码开关置于“1000 0000”（即M为十进制80）。
5号板锁相环中心频率开关S2置于“0001”，将分频器拨码开关拨为“0000 0011 0010（即N为十进制32）”（此时VCO的中心频率为400KHz），并将电源开关打开。
锁相环实验报告
锁相环实验报告锁相环实验报告引言：锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常见的电子系统控制技术，广泛应用于通信、测量、信号处理等领域。
本实验旨在通过设计和搭建一个基本的锁相环电路，深入理解锁相环的原理和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是通过搭建锁相环电路，实现对输入信号的频率、相位的跟踪和稳定。
具体目标包括：1. 理解锁相环的基本原理和工作方式；2. 学会设计和搭建基本的锁相环电路；3. 通过实验验证锁相环的频率和相位跟踪性能。
二、实验原理1. 锁相环的基本原理锁相环是一种反馈控制系统，由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）和分频器组成。
其基本原理如下：（1）相位比较器：将输入信号和VCO输出信号进行相位比较，输出相位误差信号；（2）低通滤波器：对相位误差信号进行滤波，得到控制量；（3）VCO：根据控制量调整输出频率，使其与输入信号保持相位同步；（4）分频器：将VCO输出信号分频后反馈给相位比较器，形成闭环控制。
2. 锁相环的应用锁相环广泛应用于频率合成、时钟恢复、频率/相位调制解调等领域。
例如，在通信系统中，锁相环常用于时钟恢复电路，保证数据传输的稳定性和可靠性。
三、实验内容与步骤1. 实验器材与元件准备（1）信号发生器：产生待测频率的正弦信号；（2）锁相环芯片：如CD4046、PLL565等；（3）电阻、电容等元件：用于搭建锁相环电路；（4）示波器：用于观测和分析实验结果。
2. 搭建锁相环电路根据锁相环的基本原理和实验要求，设计和搭建一个简单的锁相环电路。
电路中包括相位比较器、低通滤波器、VCO和分频器等模块，并连接好电源和地线。
3. 实验操作步骤（1）将信号发生器的输出信号接入锁相环电路的输入端；（2）调节信号发生器的频率，观察锁相环的跟踪效果；（3）通过示波器观察锁相环输出信号的频率和相位稳定性。
锁相环PLL电子教案
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• 4017为百、十、个位选择电 路，作用是按第一次键时， 8870的D01-D04输出的BCD 码应锁存到“百〞位的锁存器， 二、三次那么分别为“十〞、 “个〞位。
• 通过改变分频比N， 便可获得同样精度的 不同频率信号输出
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1〕1KHZ标准信号源
用CMOS与非门和4M 晶体组成 4MHz振 荡器。图中Rf 使F1
工作于线性放大区。 晶体的等效电感，C1、
C2构成谐振回路。 C1 、C2可利用器件
的分布电容不另接。
F1、F2、F3使用 CD4069。
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测量 CD4518时序图
• 根据讲义后面的CD4518管脚图 ,测量并画出 Q1，Q2、Q3、Q4及 CP之间的相位关系图 (时序图)(BCD码计数器)
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4000分频器制作
• 根据上面测出的4518的波形图，用 二片CD4518〔共4个计数器〕组成 一个4000分频器，也就是一个四分 频器，三个十分频器 。
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• 最后信号发生器输出的载波 信号(345KHz正弦波)和本振 信号〔4046的4脚输出的800 KHz方波〕经混频滤波后应 得到455 KHz的中频信号 〔用示波器观察〕。
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置数电路方框图
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• 键盘和5087〔或HM9102D〕组成 DTMF编码电路。
锁相环与频率合成器实验讲义
锁相与频率合成技术实验讲义桂林电子科技大学通信实验中心实验一锁相环实验一、实验原理锁相环路实质是一个负反馈的相位差自动调节系统。
1、锁相环路的构成图1 锁相环基本框图1（1）鉴相器鉴相器是相位差转换成电压的变换器（θe / V变换器、相差/电压变换器），它把两个信号U2（t）和U1（t）的相位进行比较，产主对应于两个信号相位差θe的误差电Ud（t）。
图2(a) 鉴相器模型23图2（b ）异或门鉴相曲线 图2（c ）数字比相器的鉴频鉴相曲线4如图2（c ）的数字比相器，其特性可以理解为：① 对于相位跳变信号，如f1输入已调2PSK 信号，f2输入载波信号，则鉴相器的输入输出信号为：图3 f 1 ：PSK 信号图4 f 0： 载波信号图5 f 1 与f 0 的相差θe图6 鉴相器的输出电压Ud②对于频率跳变信号，如f1输入已调2FSK信号，由高低频率f H、f L组成，f2输入f L信号，则鉴相器的输入输出信号为：图7 f1：FSK信号图8 f0：FSK的f L信号图9 f1与f0 的相差θe5（2）环路滤波器环路滤波器的作用是滤除误差电压Ud（t）中的进行积分，以保证环路所要求的性能，增加系统的稳定性。
环路滤波器常用的类型有RC积分滤波器，无源比例积分滤波器，有源比例积分滤波器。
（3）压控振荡器VCO的技术指标：中心频率、频率变化范围、频率稳定度、相位噪声、压控线性度、压控灵敏度。
图11 压控振荡器控制电压/ 输出频率（Uc－ωO）特性曲线6同步带与捕获带同步带的测量方法：环路锁定之后，缓慢提高信号源的输入频率，直到输入输出频率不相等，测出Δωh H ；用同样方法测量Δωh L ，环路锁定之后，降低信号源的输入频率，直到输入输出频率不相等，测出ΔωL 。
图20 PLL同步带范围78同步带的测量方法：由于频率太低引起环路失锁之后，缓慢提高信号源的输入频率，直到输入输出频率不相等，测出Δωp H ；用同样方法测量Δωp L 。
锁相式数字频率合成器实验报告.
*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2012年春季学期《通信系统基础实验》设计项目实验报告设计题目：锁相式数字频率合成器实验报告专业班级：设计小组名单：指导教师：陈昊目录一、设计实验目的 (3)二、频率合成基本原理 (4)2.1频率合成的概念 (4)2.2频率合成器的主要技术指标 (4)2.3锁相频率合成器 (5)三、锁相环技术 (6)3.1 锁相环工作原理 (6)3.2 锁相环CD4046芯片介绍 (6)四、基于锁相环技术的倍频器 (10)4.1 HS191芯片介绍 (10)4.2 基于锁相环技术的倍频器的设计 (12)4.2.1 工作原理 (12)3.2.2 Proteus软件仿真 (13)4.2.3 硬件实现 (14)4.2.4 锁相环参数设计 (15)五、总结与心得 (17)六、参考文献 (18)七、元器件清单 (19)一、设计实验目的1. 掌握VCO压控振荡器的基本工作原理。
2. 加深对基本锁相环工作原理的理解。
3. 熟悉锁相式数字频率合成器的电路组成与工作原理.。
二、频率合成基本原理2.1频率合成的概念频率合成是指由一个或多个频率稳定度和精确度很高的参考信号源通过频率域的线性运算，产生具有同样稳定度和精确度的大量离散频率的过程。
实现频率合成的电路叫频率合成器，频率合成器是现代电子系统的重要组成部分。
在通信、雷达和导航等设备中，频率合成器既是发射机频率的激励信号源，又是接收机的本地振荡器；在电子对抗设备中，它可以作为干扰信号放生器；在测试设备中，可作为标准信号源，因此频率合成器被人们称为许多电子系统的“心脏”。
早期的频率合成是用多晶体直接合成，以后发展成用一个高稳定参考源来合成多个频率。
20世纪50年代出现了间接频率合成技术。
但在使用频段上，直到50年代中期仍局限于短波范围。
60年代中期，带有可变分频的数字锁相式频率合成器问世。
锁相环频率合成实验new
频率合成实验（虚拟实验）姓名：学号：（一）锁相环频率合成器示波器1‐6波形(按系统给定的值synFq为30MHz，synSen为40MHz)分析：（1）仿真值：由上图可得各节点输出信号的幅度相同，频率分别为f1= fr/M = 1/（0.01*10-5）= 10MHz; f2 = 1/（0.005*10-5）=20MHz; f4 = f vco =1/（0.001*10-5）= 100MHz; f5 =1/（0.01*10-5）= 10MHz; f6 = fr = 3MHz;压控振荡器输入控制电压VCO=1.75V。
理论值：系统设定的振荡频率synFq=30MHz，压控灵敏度synSen=40MHz，参考信号频率synFr=30MHz，主分频比synN=10，前置分频比synM=3。
参考信号与输出信号的关系f4=f vco=synFq+synSen*VCO=30MHz+40MHz*1.75=100MHz,f1= synFr/synM =10MHz; f5 = f vco /synN= 10MHz; f6 =synFr = 30MHz.各理论值与仿真值相等（2）示波器3中的VCO的控制电压的变化曲线，其从开始阶跃到固定值间经历的时间为1.6×10﹣5 s，即为环路的锁定时间。
稳定值为1.75V。
将synSen 的初始值设为3e7（30MHz/V），示波器1‐6波形将synSen 的初始值设为5e7（50MHz/V），示波器1‐6波形分析：（将synSen的初始值为3e6与5e6分别与初始情况作比较）（1）改变压控灵敏度synSen的初始值，无论是增大还是减小，除示波器3外，其余示波器波形的周期幅度均没有变化，说明改变压控振荡器的压控灵敏度不会改变输出信号的频率。
（2）synSen的初始值为3e7，即相对4e7减小，示波器3中的电压最大值增大，稳定值也增大，环路锁定时间增大。
synSen的初始值为5e7，即相对4e7增大，示波器3中的电压最大值减小，稳定值也减小，环路锁定时间1.6×10﹣4 s，与初始情况相差不大。
简易频率合成器实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除简易频率合成器实验报告篇一：简易频率合成器图滨江学院课程报告课程院系电子工程专业班级电科（2）任课教师赵静姓名凌超简易频率合成器一、技术指标1、输出信号的频率范围：1khz-99khz2、步进频率：1Khz3、输出电平为方波二、设计原理总体设计原理的框图与描述1、cD4046锁相环电路设计(1)、锁相环基本组成锁相环主要由相位比较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。
(2)、鉴相器（pD）鉴相器主要由放大整形电路和相位比较器组成。
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，输出端信号uΨ为高电平；反之，ui、uo电平状态相同时，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。
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。
(3)、压控振荡器（Vco）cD4046锁相环采用的是Rc型压控振荡器，须外接电容c1和电阻R1作为充放电元件。
当pLL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。
由于Vco是一个电流控制振荡器，对定时电容c1的充电电流与从9脚输入的控制电压成正比，使Vco的振荡频率亦正比于该控制电压。
当Vco控制电压为0时，其输出频率最低；当输入控制电压等于电源电压VDD时，输出频率则线性地增大到最高输出频率。
Vco振荡频率的范围由R1、R2和c1决定。
由于它的充电和放电都由同一个电容c1完成，故它的输出波形是对称方波(4)、低通滤波器cD4046的滤波器是需要外接来完成的，使用Rc型滤波器，Rc时间常数要选择合适的。
锁相调频与鉴频实验
高频放大 LM318
Vi(t) J604
低通滤波 R614 C607
调频波输入
二、实验原理
（一）、观察系统的调频情况 ）、观察系统的调频情况 短接K601 1-2，在J601或TP601输入 输入3.5VP-P自振频率的 短接 ， 或 输入 自振频率的 正弦波。 正弦波。 短接K6021-2，在J602 或TP604输入 输入1VP-P频率 频率1KHz的 短接 ， 输入 频率 的 正弦波（可取自函数信号发生器的实验单元， 正弦波（可取自函数信号发生器的实验单元，即连接 J701与J602）。用双踪示波器跟踪观察 ）。用双踪示波器跟踪观察 与 ）。用双踪示波器跟踪观察TP604和TP603， 和 ， 就能清晰地观看到调频波的稀密变化。 就能清晰地观看到调频波的稀密变化。 ）、观察系统的鉴频情况 （二）、观察系统的鉴频情况 在第（ 部分的基础上，联结J603和J604，即将调频 在第（三）部分的基础上，联结 和 ， 波导入解调锁相环。用示波器观察TP604和TP612（或 波导入解调锁相环。用示波器观察 和 （ J605），应能清晰地观察到频率为 ），应能清晰地观察到频率为 ），应能清晰地观察到频率为1KHz，幅度为 P-P的 ，幅度为1V 解调正弦波，与进入J602的低频信号频率相位完全一致。 的低频信号频率相位完全一致。 解调正弦波，与进入 的低频信号频率相位完全一致
二、实验原理
1、集成锁相环调频与鉴频 、 调频是用反映信息的低频信号（调制信号） 调频是用反映信息的低频信号（调制信号） 去控制高频振荡的输出频率， 去控制高频振荡的输出频率，并使之随调制信号 的变化规律而变化。 的变化规律而变化。它的逆过程称为频率解调也 称为频率检波或鉴频。 称为频率检波或鉴频。 本系统实验箱是采用LM4046数字集成锁相 本系统实验箱是采用 数字集成锁相 环（PLL）来实现调频与鉴频。锁相环的内部电 ）来实现调频与鉴频。 路主要由鉴相器和压控振荡器VCO两部分组成。 两部分组成。 路主要由鉴相器和压控振荡器 两部分组成
锁相式数字频率合成器实验
• 3.测量同步保持范围（同步带）和同步引入范围（捕捉带）
• 观测TP608和TP609，改变函数信号发生器的输出信号频 率（载波信号）。
• 令载波输入端的方波输入信号频率从自振荡频率开始缓 慢向下调，直至双踪波形失步抖动（不锁定），测得此时 的输入信号频率f1。
• 令输入信号频率从自振荡频率开始缓慢向上调，直到双 踪波形失步抖动（不抖动），测得此时的输入信号频率f2， 即可算得同步保持范围（同步带）f2-f1。
频率的正弦波。 • 短接K6021-2，在J602 或TP604输入1VP-P频率
1KHz的正弦波。用双踪示波器跟踪观察TP604和 TP603，就能清晰地观看到调频波的稀密变化。 • （四）观察系统的鉴频情况 • 在第（三）部分的基础上，联结J603和J604， 即将调频波导入解调锁相环。用示波器观察TP604 和TP612（或J605），应能清晰地观察到频率为 1KHz，幅度为1VP-P的解调正弦波，与进入J602的 低频信号频率相位完全一致。
电子技术
一、实验目的
二、实验预习要求
三、实验原理
1.集成锁相环调频与鉴频 调频是用反映信息的低频信号（调制信号）去控制高
频振荡的输出频率，并使之随调制信号的变化规律而 变化。它的逆过程称为频率解调也称为频率检波或鉴 频。 本系统实验箱是采用LM4046数字集成锁相环（PLL）来 实现调频与鉴频。锁相环的内部电路主要由鉴相器和 压控振荡器VCO两部分组成。详细内容可参考有关课 程的相关内容。 2.LM4046简介 1）锁相环调频原理 锁相环调频原理框图如图7-1所示。
• 将低频调制信号加到压控振荡器的控制端，
使压控振荡器的输出频率在自由振荡频率 （中心频率）fO上下随调制信号而变化， 即生成了调频波。当高频载波频率与自由
锁相式数字频率合成器的设计实验报告解析甄选范文
锁相式数字频率合成器的设计实验报告解析实验四锁相式数字频率合成器的设计一． 实验目的1. 掌握锁相环及频率合成器原理。
2. 利用数字锁相环CD4046设计制作频率合成器。
3. 利用有源滤波器将CD4046输出方波。
二． 实验仪器1． DSO-2902示波器/逻辑分析仪一台 2． 模拟信号源一台 3． 锁相环电路板一个 4． 微机一台5． 微机专用直流电源一台 三． 实验原理1．锁相频率合成器原理锁相频率合成器是基于锁相环路的同步原理，由一个高准度、高稳定度的参考晶体振荡器，合成出许多离散频率。
即将某一基准频率经过锁相环（PLL ）的作用，产生需要的频率。
原理框图如图4-1所示。
图4-1 锁相环原理框图由图4-1可知，晶体振荡器的频率i f 经M 固定分频后得到步进参考频率REF f ，将REF f 信号作为鉴相器的基准与N 分频器的输出进行比较，鉴相器的输出d U 正比与两路输入信号是相位差，d U 经环路滤波器得到一个平均电压c U ，c U 控制压控振荡器（VCO ）频率0f 的变化，使鉴相器的两路输入信号相位差不断减小，直到鉴相器的输出为零或为某一直流电平，这时称为锁定。
锁定后的频率为0//i REF f M f N f ==即()0/i REF f N M f N f ==⋅。
当预置分频数N 变化时，输出信号频率0f 随着发生变化。
锁相环中的滤波器时间常数决定了跟随输入信号的速度，同时也限制了锁相环的捕捉范围，详细原理见参考书。
2.CD4046锁相环工作原理数字锁相环CD4046由两个鉴相器、一个压控振荡器、一个源极跟随器和一个齐纳二极管组成。
鉴相器有两个共用输入端INPCA和INPCB，输入端INPCA既可以与大信号直接匹配，又可直接与小信号相接。
自偏置电路可在放大器的线性区调整小信号电压增益。
鉴相器Ⅰ为异或门，鉴相器Ⅱ为四组边沿触发器。
由于CD4046的两个鉴相器输入信号均为数字信号，所以称CD4046位数字锁相环。
锁相环及频率调制与解调修改版精品文档
时域波形图
频域波形图
三、解调电路
3、加滤波器后的解调波形
结论： 解调后的信号加一个低通滤波器，会大大改善输出性质，如其 频谱图所示，有很多的高频分量的幅度都已经降低了。但是仍
然存在与调制信号频率相近高频分量，可以经过多次滤波来 等到较纯净的输出信号。
三、解调电路
4、调制信号幅度范围的探究 我们知道调制信号的幅度不能太大，太大的话，在经过鉴相器的时候 会造成失真。下面让我们来验证以下
最大频偏：
鉴相器S曲线图
为调频灵敏度 为调制信号最大幅度
三、解调电路
4、调制信号幅度范围的探究
2、验证调频波的最大频偏不随调制信号的频率的改变 而 改变，仅与调制信号的幅度和调制电路的比例系数有 关。
三、解调电路
1、解调电路图
三、解调电路
2、解调波形 如图所示，（蓝色为输入的调制信号，绿色为解调输出信号）解调后的信号中 有高频分量，如其频谱图所示，有很多的高频分量。
时域波形图
频域波形图
三、解调电路
J0=0.26 J1=0.34 J2=0.49 J3=0.31 J4=0.13
二、调制电路部分
3、调制指数的验证 调制指数为3时：第一类贝塞尔函数Fra bibliotek实测频谱图
二、调制电路
3、调制指数的验证
结论： 1、通过对调制指数在2和3情况下的测量，可以与第一类 贝塞尔函数当MF分别等于2和3时相比较，十分相近。
二、调制电路
3、调制指数的验证
二、调制电路
基本锁相环、锁相式数字频率合成器系统实验
2006-11-2
实验目的
1. 加深对基本锁相环工作原理的理解 2. 熟悉锁相式数字频率合成器的电路组成与工作原理
2006-11-2
实验设备
1. 实验仪器仪表 • +5V稳压电源 稳压电源 • 示波器 • 信号发生器（频率计） 信号发生器（频率计） • 通信实验系统实验箱
2006-11-2
原始数据要求 原始数据要求
1. 记录观察同步、跟踪和捕捉过程时的各三组输入输出频率值 记录观察同步、 2. 原始数据记录同步带和捕捉带的上下限频率值 3. 原始数据记录不同分频比下的频率值 4. 原始数据记录最大最小分频比
2006-11-2
实验报告要求 实验报告要求
1. 简略讲述数字锁相环的原理及其在频率合成上的应用依据 2. 给出基本锁相环和数字频率合成器的原理框图 3. 分析实验所观察到的同步、跟踪和捕捉过程 分析实验所观察到的同步、 4. 计算同步带宽和捕获带宽，并比较两者 计算同步带宽和捕获带宽， 5. 根据实验结果给出分频比和输出频率的关系式 6. 完成思考题 ：在基本锁相环电路中，若要扩大捕捉带，可采用 完成思考题2：在基本锁相环电路中，若要扩大捕捉带， 什么措施？ 什么措施？
TP403 TP402 SW401 SW402 SW403
2006-11-2
实验内容
一、基本锁相环实验
1. 观察同步：SW401和SW402置为 ，SW403置为 ；按下K2、K100、K400；按 观察同步： 和 置为000， 置为001；按下 、 、 ； 置为 置为 开始” “开始”和“VCO”，直到显示“4”；K402接1-2，K401接2-3，此时用信号源产生 ，直到显示“ ； 接 ， 接 ， 50kHz的方波信号，在TP401处观察输入波形，在TP402处观察 的方波信号， 处观察输入波形， 处观察VCO输出波形。 输出波形。 的方波信号 处观察输入波形 处观察 输出波形 观察跟踪：在上述的基础上改变信号源的输出频率，在TP402处观察输出频率。 观察跟踪：在上述的基础上改变信号源的输出频率， TP402处观察输出频率。 观察捕捉：调节信号源输出 观察捕捉：调节信号源输出2MHz，调节信号源直至环路入锁。 ，调节信号源直至环路入锁。 测试同步带和捕捉带，计算带宽：调节信号源输出50kHz， 测试同步带和捕捉带，计算带宽：调节信号源输出 ， 增加信号源输出频率直至环路失锁，此时的输入频率即同步带的最高频率； ① 增加信号源输出频率直至环路失锁，此时的输入频率即同步带的最高频率； 减小信号源输出频率直至环路锁定，此时的输入频率即捕捉带的最高频率； ② 减小信号源输出频率直至环路锁定，此时的输入频率即捕捉带的最高频率； 继续减小输入频率直至环路失锁，此时的输入频率即同步带的最低频率； ③ 继续减小输入频率直至环路失锁，此时的输入频率即同步带的最低频率； 增加信号源输出频率直至环路锁定，此时的输入频率即捕捉带的最低频率。 ④ 增加信号源输出频率直至环路锁定，此时的输入频率即捕捉带的最低频率。
试验锁相环调频与鉴频试验41锁相环调频sincostmtUtUΩ=
实验四、锁相环调频与鉴频实验4.1 锁相环调频一．实验要求1．了解和掌握频谱仪的使用方法。
2．了解调频原理。
3．了解锁相环集成电路NE564工作原理及设计方法。
4．了解和掌握锁相环集成电路NE564构成调频电路的方法。
5. 了解和掌握利用频谱仪观察调频波的谱线结构。
二．实验原理及说明1．调频原理用调制信号去控制高频载波的某一参数，使其按照调制信号的规律变化，达到调制目的。
如果该参数是高频载波的振幅，即称为调幅，如果该参数是高频载波的瞬时频率，则称为调频。
调频波的振幅保持不变，不受调制信号影响，而调频波的频率受调制信号控制。
已调信号的频谱结构不再保持原调制信号频谱结构，即不再是线性关系。
该调制方法属于非线性调制。
根据上述描述可得调频波数学表达式如下：]sin cos[)(t m t U t U f c cm c Ω+=ω上式可以理解为调频波得载波频率将随着调制信号的振幅变化而变化，式中mf 为调频系数，它表示调频波在单一频率Ω上受调制的程度。
Ff U K m mm m f f∆=Ω∆=ΩΩ=ωKf ：比例常数，称为调频灵敏度，它表示单位调制信号电压所引起角频偏的大小。
本实验用锁相环集成电路NE564构成调频电路。
NE564中包含一个压控振荡器，当NE564输入端‘Umi ’输入低频信号后，在NE564的输出将会产生调频波，该调频波是近似于TTL 电平的方波。
2．实验电路锁相环调频的实验电路见图7-3-1。
其中‘调频选择’开关用来选择调频方式（FM/FSK ）。
其中‘fo 选择’开关用来切換VCO 外接的电容值，从而改变VCO 回路的振荡频率，即载波信号频率；载波信号频率计算为：10221C R f C =（Ω=100C R ）在NE564的12和13脚之间并联的电容用于选择载波信号频率，在NE564的4和5脚之间并联的‘频率微调’电位器用于微调载波频率。
‘Umi ’插孔用于调频信号输入，‘Ufmo1’检测环用于示波器观察及频率计测量，‘Ufmo2’插座用于频谱仪测量。
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实验11 锁相调频与鉴频实验一、实验目的1.掌握锁相环的基本概念。
2.了解集成电路CD4046的内部结构和工作原理。
3.掌握由集成锁相环电路组成的频率调制电路/解调电路的工作原理。
二、预习要求1.复习反馈控制电路的相关知识。
2.锁相环路的工作原理。
三、实验仪器1.高频信号发生器2.频率计3.双踪示波器4.万用表5.实验板GPMK8四、锁相环的构成和基本原理（1）锁相环的基本组成图11-1是锁相环的基本组成方框图，它主要由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）组成。
图11-1 锁相环的基本组成① 压控振荡器（VCO ）VCO 是本控制系统的控制对象，被控参数通常是其振荡频率，控制信号为加在VCO 上的电压。
所谓压控振荡器就是振荡频率受输入电压控制的振荡器。
② 鉴相器（PD ）PD 是一个相位比较器，用来检测输出信号0V （t ）与输入信号i V （t ）之间的相位差θ (t)，并把θ(t)转化为电压)(t V d 输出，)(t V d 称为误差电压，通常)(t V d 作为一直流分量或一低频交流量。
③ 环路滤波器（LF ）LF 作为一低通滤波电路，其作用是滤除因PD 的非线性而在)(t V d 中产生的无用组合频率分量及干扰，产生一个只反映θ(t)大小的控制信号)(t V C 。
4046锁相环芯片包含鉴相器（相位比较器）和压控振荡器两部分，而环路滤波器由外接阻容元件构成。
（2）锁相环锁相原理锁相环是一种以消除频率误差为目的反馈控制电路，它的基本原理是利用相位误差电压去消除频率误差。
按照反馈控制原理，如果由于某种原因使VCO 的频率发生变化使得与输入频率不相等，这必将使)(t V O 与)(t V i 的相位差θ(t)发生变化，该相位差经过PD 转换成误差电压)(t V d 。
此误差电压经过LF 滤波后得到)(t V c ，由)(t V c 去改变VCO 的振荡频率，使其趋近于输入信号的频率，最后达到相等。
环路达到最后的这种状态就称为锁定状态。
当然由于控制信号正比于相位差，即)(t V d 正比于θ（t ），因此在锁定状态，θ（t ）不可能为零，换言之，在锁定状态)(t V O 与)(t V i 仍存在相位差。
虽然有剩余相位误差存大，但频率误差可以降低到零，因此环路锁定时，压控振荡器输出频率O F 与外加基准频率（输入信号频率）i F 相等，即压控振荡器的频率被锁定在外来参考频率上。
（3）同频带与捕捉带同步带是指从环路锁定开始，改变输入信号的频率i f （向高或向低两个方向变化），直到环路失锁（ 由锁定到失锁），这段频率范围称为同步带。
捕捉带是指锁相环处于一个固有的自由振荡频率V f ，即处于失锁状态，当从高端慢慢减小外加输入信号频率i f （初始频率设置较高），直到环路锁定，此时外加输入信号频率max i f 就是同步带的最高频率。
当从低端慢慢增加外加输入信号频率（初始频率设置较低），直到环路锁定，此时外加输入信号频率min i f 就是捕捉带的最低频率。
捕捉带为max i f -min i f 。
五、实验电路说明调频是用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率，既使载波振荡频率随调制信号的失真变化而变化。
其逆过程为频率解调（也称频率检波或鉴频）。
本实验是用CD4046数字集成锁相环（PLL ）来实现调频/解调（鉴频）的。
有关数字集成锁相环CD4046的内部构成和工作原理请参阅相关内容的书籍。
锁相环（4046）的结构框图及引出端功能图如下图所示。
CD404612345678910111213141516PCPout PC1outCOMPin VCOout INH C1AC1B VssVCOinSFout R1R2PC2outSINGin ZENER V DD1. 用锁相环（集成）构成的调频/解调（鉴频）电路 （1）．锁相环调频原理鉴相器PID 压控振荡器VCO 高频信号放大器LM318低通滤波器R5C2加法器uA741载波调制信号调频波输出CD4046(3)(4)(14)(2)(9)锁相环调频电路原理框图注：由于载波信号频率相对于调制信号频率高的多，故载波信号频率称为所谓的高频（只是相对而言），而调制信号频率则相对应的称为低频。
将调制信号加到压控振荡器（VCO ）的控制端，使压控振荡器的输出频率（在自振频率（中心频率）f 0上下）随调制信号的变化而变化，于是生成了调频波。
当载波频率与压控振荡频率相近时，载波频率与压控振荡器的振荡频率锁定。
低通滤波器只保证压控振荡器中心振荡频率与载波频率锁定时所产生的相位误差电压通过，该电压与调制信号同经加法器，用以控制压控振荡器的频率，从而获得与载波频率具有同样频率稳定度的调频波。
（2）．锁相环解调原理鉴相器PID 压控振荡器VCO高频信号放大器LM318低通滤波器R15C6载波解调输出CD4046(3)(4)(14)(2)(9)锁相环解调电路原理框图跟随器f 0f 1234f f f 同步带捕捉带调频波（经过放大器放大后）与压控振荡器的输出被送入鉴频器，经鉴相获得变化着的相位误差电压，该误差电压通过低通滤波器被滤掉其高频成份，继而获得随调制信号频率变化而变化的信号，经跟随器得到解调信号，从而实现了解调（鉴频）过程。
2. 锁相环振荡频率f 0、同步带与捕捉带的测量方法。
（1）．自振频率f 0的测量用示波器观测⑷脚的输出波形（方波），用频率计测量自振频率f 0。
（2）．锁定的判断⒁脚（SIGNin ）输入方波信号，用示波器观察⑵脚（PC1out ）的波形，如锁定，可得到一个稳定的矩形脉冲；若⒁脚输入信号频率与压控振荡器的振荡频率相等，则⑵脚输出为稳定地两倍频方波信号。
（3）．同步带宽（锁定范围）和捕捉带宽（捕捉范围）的测量 ⒁脚输入一个方波信号（最好用频率计检测），其频率与f 0（VCO 自振频率）相同。
改变⒁脚输入信号频率，使频率逐渐降低，直至⑷脚（或⑵脚）输出方波刚好不稳定时，环路进入失锁状态，该点频率定义为同步带的下限频率“f 1”。
改变⒁脚输入信号频率，由f 1开始频率逐渐增加，直至⑷脚输出方波刚好再次稳定时，环路进入锁定状态，该点频率定义为捕捉带的下限频率“f 2”。
改变⒁脚输入信号频率，由f 2开始频率逐渐增加，直至⑷脚输出方波刚好再次不稳定时，环路进入失锁状态，该点频率定义为同步带的上限频率“f 4”。
改变⒁脚输入信号频率，由f 4开始频率逐渐降低，直至⑷脚输出方波刚好稳定时，环路进入锁定状态，该点频率定义为捕捉带的上限频率“f 3”。
由以上可计算出：同步带宽为：f 4-f 1捕捉带宽为：f 3-f 2 3. 实验电路说明相关概念前面已分析清楚。
这里需要说明的是当要测量压控振荡器的自振频率时，必须先将IN1短路，当要测量压控振荡器的同步带和捕捉带时，必须将IN2短路。
由于电路是环路锁相，改变滤波器参数既可改变VCO 的自振频率，因此调节RP1或RP2可改变VCO 的自振频率。
当改变C3、C4、R11、R12、R13、R14也可在较大范围内改变VCO 的输出频率。
六、实验内容与步骤1. 调频锁相环部分的测试 （1）．锁相环自振频率f 0的测量将IN1、IN2分别对地短路，调节电位器RP1至适中位置，测量D 端直流电压（近似电源电压的1/2），用示波器观察锁相环输出OUT1端的波形。
记录波形特性、频率、幅度，填入下表。
观察压控振荡器输入D端的波形，将测量结果填入下表。
（2）．锁定的判断将信号发生器输出的方波信号（幅度3.5V P-P，频率为自振频率f0）加到载波输入IN1端，用双踪示波器同时观测锁相环OUT1端和A端的波形（即锁相环的⑷脚和⒁脚）。
如波形稳定表示频率被锁定。
改变信号发生器的输出信号频率，可发现在较大范围内锁相环均能锁定。
记录测量结果。
思考：当频率锁定时，观测OUT1端和B端出现什么现象？如何解释？（3）．测量同步带宽（锁定范围）和捕捉带宽（捕捉范围）观测A端和OUT1端，改变信号发生器的输出频率（即载波频率）调节载波信号频率（输入IN1），由自振频率f0开始逐渐缓慢降低，直至（VCOout端）波形抖动（即：失锁），记录此时的载波输入信号频率f1（下限失锁频点）。
调节载波信号频率，由f1开始逐渐缓慢增加，直至（VCOout端）波形不抖动（即：锁定），记录此时的载波输入信号频率f2（下限锁定频点）。
调节载波信号频率，由f2开始逐渐缓慢增加，直至（VCOout端）波形抖动（即：失锁），记录此时的载波输入信号频率f4（上限失锁频点）。
同步带宽（锁定范围）=f4-f1调节载波信号频率，由f4开始逐渐缓慢降低，直至（VCOout端）波形不抖动（即：锁定），记录此时的载波输入信号频率f3（上限锁定频点）。
捕捉带宽（捕捉范围）=f3-f22.解调部分的测试（1）．锁相环自振频率的测量调节电位器RP2至适中位置，测量G端直流电压，用示波器观察锁相环输出E端的波形。
（2）．锁定的判断将信号发生器输出的方波信号（幅度3.5V P-P，频率为自振频率f0）加到载波输入IN1端，连接A端和IN3端，用双踪示波器同时观测锁相环E端和A端的波形。
如波形稳定表示频率被锁定。
改变信号发生器的输出信号频率，可发现在较大范围内锁相环均能锁定。
记录测量结果。
思考：锁定时观测A端和F端的波形，有何结论，如何分析？（3）．测量同步带宽（锁定范围）和捕捉带宽（捕捉范围）观测A端和E端，改变信号发生器的输出频率（即载波频率）调节载波信号频率（输入IN1），由自振频率f0开始逐渐缓慢降低，直至（E端）波形抖动（即：失锁），记录此时的载波输入信号频率f1（下限失锁频点）。
调节载波信号频率，由f1开始逐渐缓慢增加，直至（E端）波形不抖动（即：锁定），记录此时的载波输入信号频率f2（下限锁定频点）。
调节载波信号频率，由f2开始逐渐缓慢增加，直至（E端）波形抖动（即：失锁），记录此时的载波输入信号频率f4（上限失锁频点）。
同步带宽（锁定范围）=f4-f1调节载波信号频率，由f4开始逐渐缓慢降低，直至（E端）波形不抖动（即：锁定），记录此时的载波输入信号频率f3（上限锁定频点）。
捕捉带宽（捕捉范围）=f3-f23.观测系统的调频情况IN1端输入幅值为3.5V P-P，频率与自振频率相同的方波信号（定义为载波）。
IN2端输入幅值为0.4V P-P，频率1KHz的正弦波信号（定义为调制波）。
用双踪示波器仔细观测OUT1和IN2端，为了可清楚地观看到调频波的疏密变化，可微调调制信号的频率。
4.观测系统的解调（鉴频）情况保持第3步的状态，联结OUT1端与IN3端（即将调频波接入解调电路），用示波器观测IN2和OUT2，可清楚地观察到频率为1KHz的正弦波（即解调出的波形），可同时与IN2的调制信号进行比较，其相位和频率相同。