锁相环及压控振荡器电路实验

《应用于LVDS的锁相环电路研究》

《应用于LVDS的锁相环电路研究》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，数据传输速率的要求日益提高，低电压差分信号传输（LVDS）技术因其低功耗、高速度和低噪声的特性，在高速数据传输领域得到了广泛应用。

锁相环（PLL）电路作为LVDS系统中的关键部分，其性能的优劣直接影响到整个系统的稳定性和传输质量。

因此，对应用于LVDS的锁相环电路进行研究具有重要的现实意义。

二、锁相环电路的基本原理锁相环电路是一种闭环相位控制系统，主要由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成。

其基本原理是通过鉴相器比较输入信号和压控振荡器输出的信号之间的相位差，将相位差转换为电压或电流信号，经过环路滤波器的滤波后，控制压控振荡器的频率和相位，使输出信号的相位与输入信号的相位保持一致。

三、LVDS中锁相环电路的应用在LVDS系统中，锁相环电路主要用于实现数据的同步传输。

由于LVDS采用差分信号传输方式，要求发送端和接收端之间的时钟信号必须保持严格的同步。

锁相环电路通过捕获输入信号的相位信息，将其与压控振荡器输出的信号进行比对和调整，从而保证数据的准确传输。

四、应用于LVDS的锁相环电路设计要点在应用于LVDS的锁相环电路设计中，需要注意以下几个要点：1. 输入范围和稳定性：设计时应考虑到输入信号的范围、频率波动和噪声干扰等因素，确保鉴相器能够准确捕获输入信号的相位信息。

2. 环路滤波器的设计：环路滤波器的作用是滤除鉴相器输出的高频噪声和杂散信号，为压控振荡器提供稳定的控制信号。

设计时需要考虑滤波器的带宽、阶数和稳定性等因素。

3. 压控振荡器的选择：压控振荡器的性能直接影响到锁相环电路的频率和相位调整范围。

选择时需要考虑其频率范围、相位噪声、功耗和稳定性等因素。

4. 电路布局与调试：在电路布局和调试过程中，需要考虑到电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）等问题，确保锁相环电路的稳定性和可靠性。

五、实验结果与分析通过实验验证了应用于LVDS的锁相环电路的有效性和性能。

锁相环的电路组成、器件参数及工作原理

摘要：简单介绍了锁相环电路的基本概念及原理，以通用型集成锁相环4046为例主要介绍了锁相环的电路组成、器件参数及工作原理，并对COMS集成锁相环CC4046的应用做了简单研究。

关键词：锁相环鉴相器压控振荡器1 引言锁相环作为一种重要的功能电路在通信、导航、控制、仪器仪表等领域得到了广泛的应用。

20世纪70年代以后随着集成电路技术的飞速发展，出现了多种型号的集成锁相环产品，其中模拟式集成锁相环以NE/SE 560系列最为常用，COMS集成锁相环CD/CC4046最具代表性。

两者基本原理相同，区别在于前者的鉴相器由模拟电路组成，而后者由逻辑电路组成。

2 锁相环的基本概念所谓锁相，就是相位同步的自动控制。

完成两个信号间相位同步的自动控制系统的环路叫做锁相环，也称PLL（Phase Locked Loop)。

最典型的锁相环由鉴相器（Phase Detector）,环路滤波器（Loop Filter）,压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator）三部分组成，如图1所示。

图1 PLL功能框图其中，鉴相器相位比较作用，其输出电压反映两个输入信号间的相位差（与频率之差成线性关系）的大小。

该电路通过具有低通特性的环路滤波器后，建立起一个平均电压，作用于VCO的控制输入端，VCO的振荡频率则由其控制电压的大小决定，当控制电压=0时，对应的振荡频率称为VCO的固有频率。

整个环路根据负反馈的原理构成，鉴相器的输出电压总是朝着减小VCO振荡频率与输入信号之差的方向变化，直到VCO振荡频率与输入信号频率获得一致，当这种情况出现时，称VCO的频率锁定于输入信号的频率或简称锁定。

环路由失锁状态进入锁定状态的过程称为捕捉过程。

在捕捉过程中，VCO振荡频率逐渐趋同于输入信号频率的现象，称作频率牵引。

在频率牵引过程中，环路有能力自行锁定的最大输入信号频率范围称为捕捉频带或简称捕捉带，它是反映捕捉能力优劣的一个重要指标。

通信原理实验指导书(完整)

实验一：抽样定理实验一、实验目的1、熟悉TKCS—AS型通信系统原理实验装置；2、熟悉用示波器观察信号波形、测量频率与幅度；3、验证抽样定理；二、实验预习要求1、复习《通信系统原理》中有关抽样定理的内容；2、阅读本实验的内容，熟悉实验的步骤；三、实验原理和电路说明1、概述在通信技术中为了获取最大的经济效益，就必须充分利用信道的传输能力，扩大通信容量。

因此，采取多路化制式是极为重要的通信手段。

最常用的多路复用体制是频分多路复用(FDM)通信系统和时分多路复用(TDM)通信系统。

频分多路技术是利用不同频率的正弦载波对基带信号进行调制，把各路基带信号频谱搬移到不同的频段上，在同一信道上传输。

而时分多路系统中则是利用不同时序的脉冲对基带信号进行抽样，把抽样后的脉冲信号按时序排列起来，在同一信道中传输。

利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为“抽样”，抽样后的信号称为脉冲调幅(PAM)信号。

在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息。

并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原信号。

抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。

数字通信系统是以此定理作为理论基础的。

在工作设备中，抽样过程是模拟信号数字化的第一步。

抽样性能的优劣关系到整个系统的性能指标。

作为例子，图1-1示意地画出了传输一路语音信号的PCM系统。

从图中可以看出要实现对语音的PCM编码，首先就要对语音信号进行抽样，然后才能进行量化和编码。

因此，抽样过程是语音信号数字化的重要环节，也是一切模拟信号数字化的重要环节。

图1-1 单路PCM系统示意图为了让实验者形象地观察抽样过程，加深对抽样定理的理解，本实验提供了一种典型的抽样电路。

除此，本实验还模拟了两路PAM通信系统，从而帮助实验者初步了解时分多路的通信方式。

2、抽样定理抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)如果它的最高频率为f H(即m(t)的频谱中没有f H以上的分量)，可以唯一地由频率等于或大于2f H的样值序列所决定。

MC1648

实验五(C) PLL锁相环实验一．实验目的本实验要求熟悉锁相环的基本原理，掌握锁相环的设计方法和主要技术指标的测量方法。

具体要求是：1．了解锁相环的构成及其工作原理；2．掌握锁相环的主要性能指标及设计、计算方法；3．掌握锁相环在通信电路中的典型应用；4．了解锁相频率综合器的工作原理并测量主要指标。

二．实验原理锁相环（Phase Locked Loop）即通常所说的PLL在通信电路中有非常广泛的应用。

基本的锁相环电路由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成，如图：从图中可以看出锁相环是一个相位反馈控制的振荡器，当输出信号和输入信号相位差相同时，鉴相器输出0，环路锁定。

此时输出信号频率和相位与输入参考信号频率和相位相同，因此可以达到本地振荡信号频率跟踪参考信号频率的基本功能。

实际锁相环根据鉴相器特性和压控振荡器特性不同，锁相环锁定时相差可能不为零，但为常数，输出信号与输入频率相等。

锁相环良好的频率跟踪特性使得它大量用于通信电路中，下图是无线接收机中典型应用：图中可以看到一次下变频及基带解调的本振电路都用到PLL电路。

这是因为高频通信频率很高，通信带宽一定时，频率稳定性非常重要，或者是由于接受端需要与发射端相关的载波信号才能实现正常的通信功能。

为了实现很高的频率稳定性同时频率可控变化，例如发射机上变频本振电路，经常需要用到频率综合器也是由PLL电路组成的，如图：图中主要增加了两个1/R和1/N的分频器，以实现对固定参考频率源输出可变的输出频率的功能。

有关系式：N f R f out ref =即f R N f out ref=，此关系式为频率综合器的基本关系式。

　锁相环路的特点１.具有良好的带通滤波性能２.具有准确的频率跟踪性能３.具有较好的低门限特性锁相环路分析一般锁相环路是由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成的相位反馈系统，常用反馈控制理论来分析锁相环路。

一般来讲鉴相器的鉴相特性是非线性的，锁相环路的电路方程是一个非线性微分方程，需要用非线性理论进行分析。

浅谈压控振荡器在锁相环电路中的应用

它为环路中的固有积分环节。式（ —１）１７就是压控振荡器相位
控制特性的数学模型，若对式（ —１）１７进行拉氏变换，可得到在复频域的表示式为
０（）：ｋ２ｓｄ（ —１）１８
３有源比例积分滤波器［）Ｊ有源比例积分滤波器由运算放大器组成，电路如图５所
ｌ — 一＝０ｌ — ｍ
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（＿）ｌ）１５一，
此时，出信号的频率已偏离了原来的自由振荡频率ｏ输（控制电压ｕ（）０时的频率）其偏移量由式（ —４和（ —５ｃｔ＝，１）１）
得到为
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（）ａ时域模型
（）ｂ频域模型
图３环路滤波器的模型
１２环路滤波器．
：ｔ一０．Ｏｒ
（— ）卜。１６，
环路滤波器（Ｆ是一个线性低通滤波器，Ｌ）用来滤除误差
电压ｕ（）ｄｔ中的高频分量和噪声，更重要的是它对环路参数调整起到决定性的作用，其模型如图３所示。
示。当运算放大器开环电压增益Ａ为有限值时，它的传递函
（一￣）＋一０（）０ｔ０ｏ
（ —３１）
由频率和相位之间的关系可得两信号之间的瞬时频差为
Ｔ
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图２线性鉴相器的频域数学模型
锁定后两信号之间的相位差表现为一固定的稳态值。即

3VCO锁相电路

实验三VCO锁相环电路1一、实验目的：1、掌握VCO压控振荡器的基本工作原理，加深对基本锁相环工作原理的理解。

2、熟悉锁相环数字频率合成器的电路组成与工作原理。

3、掌握锁相环的基本原理4、掌握锁相式数字频率合成器的设计二、实验电路工作原理：锁相环是无线电发射中使用频率较为稳定的一种方法，主要有VCO（压控振荡器）和PLL集成电路，压控振荡器给出一个信号，一部分作为输出，另一部分通过分频与PLL 集成电路所产生的本振信号作相位比较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变化，则PLL集成电路的电压输出端的电压发生变化去控制VCO，直到相位差恢复，图3-1 VCO电路原理图达到锁频的目的，能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。

VCO电路原理图如图3-1所示。

1、4046锁相环芯片介绍4046锁相环的功能框图如图2所示，外线排列管脚功能简要介绍：第1引脚（PD03）：相位比较器2输出的相位差信号，为上升沿控制逻辑。

第2引脚（PD01）：相位比较器1输出的相位差信号，它采用异或门结构，即鉴相特性，为PD01=PD11 PD12第3引脚（PD12）：相位比较器输入信号，通常PD为来自VCO参考信号。

第4引脚（VCO0）：压控振荡器的输出信号。

第5引脚（INH）：控制信号输入，若INH为低电平，则允许VCO工作和源极跟随器输出：若INH为高电平，则相反，电路将处于功耗状态。

第6引脚（CI）：与第7引脚之间接一电容，以控制VCO的振荡频率。

第7引脚（CI）：与第6引脚之间接一电容，以控制VCO的振荡频率。

第8引脚（GND）：接地。

第9引脚（VCO1）：压控振荡器的输入信号。

2第10引脚（SF0）：源极跟随器输出。

第11引脚（R1）：外接电阻至地，分别控制VCO的最高和最低振荡频率。

第12引脚（R2）：外接电阻至地，分别控制VCO的最高和最低振荡频率。

第13引脚（PD02）：相位比较器输出的三态相位差，它采用PD11、PD12上升沿控制逻辑。

分立锁相环设计与验证

锁相环一、实验原理许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。

锁相环通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成，锁相环组成框图如图1所示。

)t图1 锁相环基本原理框图图1所示的是锁相环基本原理框图。

锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL）。

锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。

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，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。

锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与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值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。

锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成u d(t)电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压u c(t)，对振荡器输出信号的频率实施控制。

锁相环法载波提取:当u i(t)为固定频率正弦信号（θi(t)为常数）时，在环路的作用下，VCO输出信号频率可以由固有振荡频率ωo(即环路无输入信号、环路对VCO无控制作用是VCO的振荡频率)，变化到输入信号频率ωi，此时θo(t)也是一个常数，u d(t)、u c(t)都为直流。

称此为环路的锁定状态。

定义△ω=ω-ωo为环路固有的频率差，△ωp表示环路的捕捉带，△ωh表示环路的同步带，模拟锁相环中△ωp<△ωh。

当|△ωo|<△ωp时，环路可以进入锁定状态；当|△ωo|<△ωh时，环路也可以保持锁定状态；当|△ωo|>△ωp时，环路不能进入锁定状态，环路锁定后若△ωo发生变化使|△ωo|>△ωh，环路也不能保持锁定状态。

这两种情况下，环路都将处于失锁状态。

失锁状态下u d(t)是一个上下不对称的差拍电压，当|△ωi|>△ωo时，是u d(t)上宽下窄的差拍电压；反之，u d(t)是一个下宽上窄的差拍电压。

实验十锁相环电路测试

实验十锁相环电路测试一、实验目的1．加深对锁相环大体工作原理的明白得。

2．把握锁相环同步带、捕捉带的测试方式，增加对锁相环捕捉、跟踪和锁定等概念的明白得。

3．把握集成锁相环CD4046的利用方式。

二、实验仪器1．锁相环调频与测试电路实验板2．高频信号源、低频信号源、100MHz 双踪示波器、万用表。

三、锁相环与CD4046集成锁相环锁相环由相位比较器(PC)、低通滤波器( LP)、压控振荡器( VCO)三个大体部件组成。

锁相环路是一个相位误差操纵系统，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。

锁相环路由于具有良好的跟踪特性、窄带滤波特性和良好的门限特性等一些特殊的性能，而普遍应用于电子技术的各个领域。

图10-1是锁相环的组成框图。

图10-1锁相环的组成框图相位比较器用来比较输入信号)(t u i 与压控振荡器输出信号)(t u o 的相位，输出电压对应于这两个信号相位差的函数，称为误差电压)(t u d 。

低通滤波器是滤除)(t u d 高频分量及噪声，输出低频分量。

压控振荡器受环路滤波器输出低频电压)(t u C 的操纵,使振荡频率向输入信号的频率靠拢，最后若是压控振输出信号的频率和输入信号的频率维持一致，二者的相位差维持某一恒定值，那么相位比较器的输出将是一个恒定直流电压，低通滤波器的输出就是一个直流电压，这时，环路处于“锁定状态”。

与锁相环有关的几个大体概念：环路锁定：若是环路有一个输入信号)(t u i ，开始时输入频率i ω不等于VCO 的振荡频率o ω，即o i ωω≠。

若是i ω 与o ω 相差不大，在适当的范围内，相位比较器输出一误差电压)(t u d ，经低通滤波器后输出)(t u C ，操纵VCO 的频率，使其输出频率转变接近到i ω，趋向o i ωω=，而且两信号的相位差为常数，这种状态称为环路锁定。

锁相实验心得(通用5篇)

锁相实验心得(通用5篇)锁相实验心得篇1锁相实验是一种用于研究信号处理和系统同步的重要实验方法。

在本次实验中，我们主要探讨了锁相环路的原理、设计及其在控制系统中的应用。

通过本次实验，我对锁相环路的原理和设计有了更深入的理解，并在实践中提高了自己的技能。

在实验中，我们首先介绍了锁相环路的背景和意义。

作为一种常见的信号处理方法，锁相环路在许多领域中都有着广泛的应用，如通信、控制和测量等。

通过对其工作原理和特性的学习，我对锁相环路的应用有了更清晰的认识。

接着，我们详细讲解了锁相环路的原理和设计。

通过模拟仿真和实际电路搭建，我对锁相环路的性能和参数调整有了更深入的了解。

我学会了如何根据具体应用场景选择合适的环路带宽、相位裕度等参数，以实现系统同步和稳定。

在实验过程中，我遇到了一些问题，如电路调试不成功、参数调整不当等。

通过查阅资料和与同学讨论，我找到了问题的原因并加以解决。

这些问题让我更加深入地理解了锁相环路的原理和设计，提高了我的实践技能。

通过本次实验，我收获颇丰。

我深刻理解了锁相环路的原理和设计，掌握了其应用技巧。

同时，我也发现了自己在实验中的不足之处，如对电路理论知识的欠缺、实验技能的提升等。

在未来的学习和工作中，我将继续努力，提高自己的理论水平和实践能力，以更好地应对各种挑战。

总之，本次实验让我对锁相环路的原理和设计有了更深入的理解，提高了我的实践技能。

我将继续深入学习相关理论，并将其应用于实践中，为未来的研究和工作打下坚实的基础。

锁相实验心得篇2在进行锁相实验的过程中，我不仅加深了对相关理论知识的理解，还提高了自己的实验技能。

这次经历使我对信号处理和自动控制有了更深入的认识。

在实验中，我首先根据实验要求，搭建了锁相实验的电路。

我仔细检查了电路连接，确保无误。

然后，我输入待测信号，并观察了实验结果。

通过对比实验结果和预期结果，我发现自己的实验技能有了显著提高。

在实验过程中，我遇到了一些问题。

例如，在调整电路参数时，我无法使输入信号与反馈信号保持相位同步。

锁相环电路中压控振荡器的分析与设计

关键词：压控振荡器；相位噪声；Ｄ；二次谐波滤波技术ＡＳ
中图分类号：Ｐ７Ｔ３文献标识码：Ａ文章编号：１７ — ２６２１）４０７－４６４６３（０１２－１７０
ＤｅｉｎｎｄａａｙｉｆＶＣｏｎＰＬＬｒｔｔｓｇａｎｌｓｓＯｉＣｉｅｉｌ
ｃｎｅｅｕｎｙｏＭＨｚｃｎｒａｈ－４．２ｄｃＨｚｅｔｒｑｅｃｆｒｆ１ａｃ１８８５Ｂ／．ｅ
Ｋｅｒｓ：ＶＣｙｗｏｄＯ；ｐａｅｎｉｅ；ｈｓｏｓＡＤＳ；ｆｔａｉｎｏｅｓｃｎａｏｉｅｈｉｕｉｒｔｆｈｅｏｄｈｒｎｃｔｃｎｑｅｌｏｔｍ
ｔｅｓｕｔｒｆｃｎｅｔｎｌＬｈｔｃｕｅｏｏｖｎｉａＣＶＣＯ，ｌａｉｎｏｅｓｃｎａｍｏｉｅｈｉｕａｎｌｄｄｔｅｕｅｔｅｐａｅｎｉｅｒｏａｆｔｔｆｔｅｏｄｈｒｎｃｔｃｎｑｅＷｉｃｕｅｒｄｃｈｈｓｏｓｉｒｏｈｓｏａｄｔｅｃｒｕｔｓｍｕａｉｎｉｃｍｐｅｅｙｔｅｓｆａｅｏｉｎ ’ ｎｉｃｉｉｌｔＳｏｌｔｄｂｈｏｔｒｆＡｇｌｔＳＡＤＳＴｅｓｍｕａｉｎｒｓｌｈｗｔａｓＬｏｔｇ — ｈｏｗｅ．ｈｉｌｔｅｕｔｓｏｈｔｍｉＣｖｌｅｏｓａｃｎｒｌｄｏｃｌｔｒａｈｅｅｏａｗｉｅｙｔｒｈｅｕｎｙａｄｔｅｒｎｅｉ１ — ２１ｏｔｏｌｓｉａｏｃｉｖｄｔｄｌｕｎｔｅｆｑｅｃｎｈａｇｓ．ｅｌｒ９．ＧＨｚｈｈｓｏｓｗａｒｍｈ．Ｔｅｐａｅｎｉｅａｙｆｏ．９１１

锁相技术原理与应用-实验指导书

器。锁相环面板布局图参考附录一。
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时电阻 RT 接在 8 端，定时电容 CT 接在 9 端，振荡信号从 4 端输出。压控
振荡器的输出端 4 与鉴相器反馈输入端 5 是断开的，允许插入分频器来做
频率合成器。
对 LM565 而言，压控振荡器振荡频率可近似表示为：
压控灵敏度为：
K 0 50 f EC
式中 EC 是电源电压（双向馈电时则为总电压）。鉴相灵敏度为：
2
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资，配料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高与中带资负料荷试下卷高问总中题体资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下，安与要全过加，度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高；试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中，核资或对料者定试对值卷某，弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试，.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置，弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误，试高要方中求案资技，料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高，术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术，管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高，案中为；资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资，管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装，工置合作调理并试利且技用进术管行，线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确：指灵在导活分。。线对对盒于于处调差，试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷，术调应问试采题技用，术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔，变开需压处要器理在组；事在同前发一掌生线握内槽图部内纸故，资障强料时电、，回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资，料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而，与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检，卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。

模拟锁相环实验报告材料

实验一模拟锁相环模块一、实验原理和电路说明模拟锁相环模块在通信原理综合实验系统中可作为一个独立的模块进行测试。

在系统工作中模拟锁相环将接收端的256KHz 时钟锁在发端的256KHz 的时钟上，来获得系统的同步时钟，如HDB3接收的同步时钟及后续电路同步时钟。

f 0=256KHz64KHz UP04UP03B UP02UP01512KHz分频器÷4分频器÷8HDB3环路滤波器放大器图2.1.1 模拟锁相环组成框图TPP02TEST跳线器KP02VCOTPP03TPP06TPP04TPP05256Kbitps TPP07带通滤波器TPP01UP03A64KHz 该模块主要由模拟锁相环UP01（MC4046）、数字分频器UP02（74LS161）、D 触发器UP04（74LS74）、环路滤波器和由运放UP03（TEL2702）及阻容器件构成的输入带通滤波器（中心频率：256KHz ）组成。

在UP01内部有一个振荡器与一个高速鉴相器组成。

该模拟锁相环模块的框图见图2.1.1。

因来自发端信道的HDB3码为归零码，归零码中含有256KHz 时钟分量，经UP03B 构成中心频率为256KHz 有源带通滤波器后，滤出256KHz 时钟信号，该信号再通过UP03A 放大，然后经UP04A 和UP04B 两个除二分频器（共四分频）变为64KHz 信号，进入UP01鉴相输入A 脚；VCO 输出的512KHz 输出信号经UP02进行八分频变为64KHz 信号，送入UP01的鉴相输入B 脚。

经UP01内部鉴相器鉴相之后的误差控制信号经环路滤波器滤波送入UP01的压控振荡器输入端；WP01可以改变模拟锁相环的环路参数。

正常时，VCO 锁定在外来的256KHz 频率上。

模拟锁相环模块各跳线开关功能如下：1、跳线开关KP01用于选择UP01的鉴相输出。

当KP01设置于1_2时（左端），选择异或门鉴相输出，环路锁定时TPP03、TPP05输出信号将存在一定相差；当KP01设置于2_3时（右端），选择三态门鉴相输出，环路锁定时TPP03、TPP05输出信号将不存在相差，详情请参见4046器件性能资料。

锁相环及实验

试验 6 CMOS 4046 锁相环这个试验的目的是了解基于CMOS4046的锁相环。

阅读材料分成四个部分：第一部分为锁相环的基本工作原理；第二部分是CD4046组成的锁相环元器件的取值范围，第三部分为试验内容，第4部分为试验预习。

1 锁相环的概念锁相环是一个带反馈环的控制回路，其中的压控振荡器可以输出一个信号，其频率将锁定在输入信号上。

锁相环被广泛使用，其中包括：调制解调，音频解码，时钟产生，自适应滤波，频率合成及电机速度控制等领域。

基本的锁相环有三个部分，如图1所示：压控振荡器、鉴相器和低通滤波器。

压控振荡器(VCO)输出频率与输入电压v o .成正比。

VCO 输入端的电压决定了压控振荡器输出信号V osc 的频率f osc 。

VCO 的输出v osc 和周期性的输入信号v i 送到鉴相器的两个输入端。

当环路锁定到输入信号v i 以后，VCO 的输出信号v osc 频率f osc 将精确地与输入信号v i 的频率f i 相等，f osc = f i . (1)此时环路处于锁定状态。

鉴相器产生一个输出电压，它与输入信号和VCO 的相位差成正比。

鉴相器的输出电压通过一个低通滤波器，得到电压v o ，作为控制压控振荡器的输入电压。

PLL 的基本特性是压控振荡器的频率力图保持与输入信号的频率相等(f osc = f i )，即使输入信号的（翻译成中文）图1 基本锁相环回路的框图Figure 1: Block diagram of a basic phase-locked loop (PLL).频率在做变化。

假设锁相环处于锁定状态，输入信号的频率f i增大一点，则VCO的输出与输入信号的相位差将变大。

结果，滤波器的输出电压V0将增大，压控振荡器的输出频率f osc增加，直到与fi一致，这样就保持了PLL在锁定状态。

输入信号频率的最大可能的变化范围被称为锁相环的锁定范围。

如果开始的时候锁相环处于锁定状态，输入信号的频率变得比允许的最小频率还要小的时候，或者变得比最大允许的频率还要大的时候，锁相环将不再能够保持振荡器的输出频率与输入频率一致，这时就称为失锁。

压控振荡电路的设计

压控振荡电路的设计1.设计原理常见的压控元件包括钽电容器、硅压控振荡器（VCXO）、锁相环（PLL）和表面声波器件等。

本文主要介绍基于VCXO的压控振荡电路设计。

2.关键部件(1)压控振荡器（VCXO）：VCXO是压控振荡电路的核心部件，其工作原理基于石英晶体的压电效应。

当施加电压时，晶体的弹性常数发生变化，从而改变共振频率。

(2)控制电路：控制电路用于产生一个电压信号，以控制VCXO的频率。

控制电路可以使用电位器、电流源等元件，通过改变电压或电流的大小来控制振荡器的频率。

3.设计过程(1)确定设计参数：首先要确定所需的振荡频率范围和精度，以及控制电压的范围。

这些参数将决定VCXO的选择和其他电路元件的选取。

(2)选择VCXO：根据设计参数，选择合适的VCXO，包括共振频率范围、稳定性、工作电压等。

(3)设计控制电路：根据所选VCXO的控制电压范围和控制方法，设计相应的控制电路。

电控振荡电路常用的控制电路包括放大器、反相器等。

(4)仿真和调试：使用电路仿真软件对整个电路进行仿真，检查振荡频率和控制电压的响应曲线是否满足设计要求。

如果不满足，需要对电路进行调试和优化。

(5)布板和制作：根据电路设计图进行布板设计，然后制作PCB板。

同时，根据实际情况进行元件选取和布局。

(6)调试和测试：完成PCB制作后，对电路进行调试和测试。

检查振荡频率和控制电压是否与仿真结果一致，并进行必要的参数调整。

(7)优化和改进：根据测试结果，对电路进行优化和改进，以提高振荡频率的稳定性和控制精度。

综上所述，设计压控振荡电路需要考虑电路参数、选择合适的VCXO、设计控制电路、进行仿真和调试、布板和制作、调试和测试，以及优化和改进。

在实际设计中，还需要考虑电路的稳定性、噪声干扰等因素，并结合具体应用场景进行综合考虑和处理。

设计一个稳定和可靠的压控振荡电路需要充分的理论知识和实践经验，并进行反复测试和修改，确保其性能符合设计要求。

实验4.8 模拟锁相环电路的应用

206实验4.8 模拟锁相环电路应用一、实验目的1、掌握模拟锁相环的组成及工作原理。

2、熟悉用集成锁相环构成锁相解调电路。

3、熟悉用集成锁相环构成锁相倍频电路。

二、实验仪器及材料高频电子实验箱及实验箱配置的高频信号源和低频信号源、双踪示波器、频率特性扫频仪（选项）、数字万用表、常用工具。

三、锁相环路的基本原理1、锁相环路的基本组成锁相环是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路。

它的基本原理是利用相位误差电压去消除频率误差，当电路达到平衡状态之后，虽然有剩余相位误差存在，但频率误差可以降低到零，实现了无频差的频率跟踪和相位跟踪。

锁相环由三部分组成，如图4.8.1所示。

锁相环有控振荡器（VCO ）、鉴相器（PD ）和环路滤波器（LF ）三个基本部件，三者组成一个闭合环路，输入信号为V i （t ），输出信号为V o （t ），由输出反馈至输入端。

三个基本部件的功能为（1）压控振荡器（VCO ）VCO 是控制系统的控制对象。

被控参数通常是振荡频率，控制信号是加在VCO 上的电压，称为压控振荡器，就是电压-频率变换器。

实际上还有电流-频率变换器，习惯上称为压控振荡器。

（2）鉴相器（PD ）PD 是相位比较装置，用来检测输出信号V O （t ）与输入信号V i （t ）之间的相位差θe （t ），并把θe （t ）转化为电压V d （t ）输出，V d （t ）称为误差电压。

通常V d （t ）为直流量或低频交流量。

（3）环路滤波器（LF ）环路滤波器LF 为低通滤波电路，其作用是滤除PD 的非线性在V d （t ）中产生的无图4.8.1 锁相环组成方框图用的组合频率分量及干扰，产生一个只反映θe（t）大小的控制信号V C（t）。

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V O（t）与V i（t）的相位差θe（t）发生变化。

该相位差经过PD转换成误差电压V d（t），误差电压经过LF滤波后得到V C（t），由V C（t）去改变VCO的振荡频率趋于输入信号的频率，使之达到相等。

毕业设计(论文)-数字锁相环4046的锁相和压控振荡原理传感器采集设计

摘要测量汽车转速是车辆工程重要组成部分。

本文是基于利用数字锁相环4046的锁相和压控振荡原理配合合理的传感器采集信号。

本文是利用点火信号的磁电感应转换而来的转速信号，然后经过限幅和电压比较将信号转换成方波即脉冲的形式，经过处理后的信号送给数字锁相环4046的输入信号端口，采用4046的第二相位比较器，当输出信号的相位与输入信号的相位差恒定时，输出信号频率为输入信号频率的整数倍。

频率大小取决于相位比较器的输出信号经低通滤波处理后的电压和6、7管脚间的电容和11、12管脚上外接的电阻的大小。

4046的输出信号经计数器计数，数据锁存后，送给译码电路，译码输出驱动共阴极发光二极管，直接显示测量结果。

本文的方案将用于不同气缸的汽车转速的测量，具有一定的实用价值和应用前景。

关键词：信号转换，压控振荡，相位差，低通滤波，测量转速AbstractMeasuring vehicle speed vehicles is an important component of the project. This paper is based on the use of digital PLL lock-in the 4046 and VCO with the principle of reasonable acquisition sensor signal.This is the use of the ignition signal magnetic induction converted speed signals Then after limiting and voltage comparator of the square wave signal isconverted into the form of pulses, After treatment, the signal given to the 4,046 DPLL input signal ports, The use of 4046 compared with the second phase, when the output signal phase of the input signal with a constant phase difference, output signal frequency of the input signal frequency integer multiples. Frequency depends on the size of phase comparison of the output signal by the low-pass filter after the voltage and 6, 7 pin capacitance between the pin on 11, 12 and the external resistor size. 4046 output signal Counting, data latches, gave decoding circuit, Decoding the total output driving LED cathode direct measurement results show.In this paper, the program will be used for different cylinder motor speed measurement, has some practical value and prospects.第一章引言1.1锁相环基本原理一个典型的锁相环（PLL ）系统，是由鉴相器（PD ），压控荡器（VCO ）和低通滤波器（LPF ）三个基本电路组成，如图1，Ud = Kd (θi –θo) U F = Ud F （s ）θi θo 图11.1.1．鉴相器（PD ）构成鉴相器的电路形式很多，这里仅介绍实验中用到的两种鉴相器。

压腔振荡器及调频信号的产生实验总结

压腔振荡器及调频信号的产生实验总结压腔振荡器及调频信号的产生实验总结如下：1、压控振荡器指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路。

在通信或测量仪器中，输入控制电压是欲传输或欲测量的信号（调制信号）。

人们通常把压控振荡器称为调频器，用以产生调频信号。

在自动频率控制环路和锁相环环路中，输入控制电压是误差信号电压，压控振荡器是环路中的一个受控部件。

2、对压控振荡器的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。

3、在用石英晶体稳频的振荡器中，把变容二极管和石英晶体相串接，就可形成晶体压控振荡器。

振荡器应能正常工作。

若振荡器工作正常，则在输出端用示波器可观察到正弦振荡电压波形，同时发射极的直流电流也将偏离停振时测得的IEQ。

可用示波器在输出端观察振荡波形，调节电容CCI使振荡频率约为4.5MHz;在R10两端用数字万用表测量起振后的直流电压UQ，记录并比较UQ和UEQ。

为了扩大调频范围，石英晶体可用ＡＴ切割和取用其基频率的石英晶体，在电路上还可采用展宽调频范围的变换网络。

4、在微波频段，用反射极电压控制频率的反射速调管振荡器和用阳极电压控制频率的磁控管振荡器等也都属于压控振荡器的性质。

压控振荡器的应用范围很广。

对输入音频信号而言，1L03短路，1C05 开路，从而音频信号可加到变容二极管1D01、1D02 上。

当变容二极管加有音频信号时，其等效电容接音频规律变化，因而振荡频率也按音频规律变化，从而达到了调频的目的。

集成化是重要的发展方向。

石英晶体压控振荡器中频率稳定度和调频范围之间的矛盾也有待于解决。

随着深空通信的发展，将需要内部噪声电平极低的压控振荡器。