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：1.5KΩ（棕绿黑橙橙）×4，2KΩ（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

图6－2 FM解制电路

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。

在PLL开环状态，调整解调VCO的中心频率，将调制电路VCO输出与解调电路VCO输出分别通过DRVI（出厂时已经调整到250KHz）。调整解调电路的电位器

（R138），使之与调制电路的频率一致，由于本实验频率较高，建议使用高性能的采集卡：DSO500。。

（判别二路信号频率一致的方法可参照“同步范围测试方法”一节），将解调电路闭环，观察VCO输出波形，确定电路工作正常后，将调频信号（Vx）接到解调电路输入端（IN3），（已连接）。观察PD输出波形（7脚）是否正常。并调整之，插查差动放大与二阶低通滤波器工作正常后连到PD输出端，分别观察放大器和滤波器输出端使电路工作都正常。当调制信号频率为1KHz时，测试解调输出最大不失真及相应的调制信号幅度（在调制电路输入端测），改变调制信号频率，测试解调输出频响特性。（注：如果解调的输出信号不正常，请调节输入信号的幅值。）

四、实验注意事项：

1. 565工作不正常，应测试各管脚静态电位是否正常。正负电源是否连接到位，6、7管脚输出直流电平约4.5V左右。

2. 锁相环输出振荡信号频率如果特别高（MHz数量级），可能是Ct没有接好，锁相环通过分布电容形成振荡。

3. 注意电源退耦的重要性。

4. 两个锁相环应分别都调至250KHz左右，然后闭环连接，两者相位差调至π/2，再加调制信号。

5. 加调制信号后（幅度不要过大，一般为零点几伏数量级），第一级锁相环输出为晃动的矩形波。第二级锁相环7脚输出为粗线条的正弦波形状。

6. 由于第二级锁相环7脚带负载能力差，运放减法电路的输入电阻不能太小，一般为几十K以上。