模拟锁相环模块

实验二模拟锁相环模块

一、实验目的和要求

1、熟悉模拟锁相环的基本工作原理。

2、掌握模拟字锁相环的基本参数及设计。

二、实验仪器

1、ZH5001通信原理综合实验系统一台

2、DSO-X-2012AＡ数字示波器一台

三、实验原理与说明

模拟锁相环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的时钟上，来获得系统的同步时钟，如HDB3接收的同步及后续电路同步时钟。

该模块主要由锁相环UP01（MC4046）、数字分频器UP02（74LS161）、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。该模拟锁相环模块的框图见下图1。因来自发端信道的HDB3码为归零吗，归零码中含有含有归零码中含有256K时钟分量，经UP03B构成中心频率为256KHz有源由带通滤波器后，滤出256KHz时钟信号，该信号再通过UP03A放大，然后经UP04A和UP04B两个除二分频器变为 64KHz 信号，进入UP01鉴相器输入A脚;VCO输出的521KHz输出信号经UP02进行八分频变为64KHz信号，送入UP01的健翔输入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的压控震荡输入端；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：

跳线开关KP01用于选择UP01的鉴相输出。当KPO1置于1_2时（左端），选择异或门鉴相输出，环路锁定时TPP03，TPP05输出信号存在一定的相差；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。调整电位器WPO1可以改变模拟锁相环的环路参数。

跳线开关KP02是用于选择输入锁相信号：当KP02置于1_2时（HDB3:左端），

输入信号来自HDB3编码模块的HDB3码信号；当KP02置于2_3时（TESE:右端）选择外部的测试信号（J007输入），此信号用于测量该模块锁相环模块的性能。

在该模块中，各测试点定义如下：

TPP01：256Khz带通滤波器输出

TPP02：隔离放大器输出

TPP03：鉴相器A输入信号（64KHz）

TPP04：VOC输出信号（512KHz）

TPP05：鉴相器B输入信号（64KHz）

TPP06：环路滤波器输出

TPP07：锁定指示检测（锁定时为高电平）

四、实验内容和步骤

准备工作：将输入信号选择开关KP02设置在TEST位置（右端），鉴相输出开关KP01设置在2_3位置（右端）。

1、VOC自由震荡信号观测

使用示波器测量TPP04监测点的VOC输出振荡频率f0.

2、锁定状态观测

（1）用函数信号发生器从测试信号输入端口J007送入一个256Khz的TTL 方波信号。用示波器同时测量鉴相器输入A，B脚的波形TPP03，TPP05,的相位关系。环路锁定该两信号将不存在相差。

（2）将鉴相器输出开关锁定在KP01设置在1_2位置（左端），重复上述测量步骤。环路锁定该两信号将存在相差。

3、锁定检测信号观测

将跳线器KP01设定在2_3位置右端用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入数字信号测试端口J007，用示波器观测锁定检测点TPP07点的波形。调整函数信号发生器输出频率使环路失锁和锁定，记录TPP07点的波形变化。

4、同步带测量

（1）用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入数字信号测试端口J007。用示波器同时测量J007，TPP04的相位关系，测量时用J007同步；正常时环路锁定，该两信号应为同步。

（2）缓慢增加函数信号发生器输出频率，直至J007，TPP04两点波形失步，记录下失步前的频率。

（3）调整函数信号发生器频率为256KHz，使得环路锁定。缓慢降低函数信号发生器输出频率，直至直至J007，TPP04两点波形失步，记录下失步前的频率。

（4）计算同步带

5、VCO压控灵敏度测量

用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入数字信号测试端口J007，将示波器放在DC输入设置，示波器幅度显示设置＜500mv/DIV，用示波器检测VOC输入的压控电压（TPP06）。缓慢增加函数信号发生器的输出频率到256KHz，记录此时TPP06的电压值V1，缓慢降低函数信号发生器输出频率到236KHz，记录此时TPP06的电压值V2.计算压控灵敏度：40KHz/(V1-V2)。

五、实验结果

1、实验数据及测试波形

2、根据环路参数，解释TPP04的波形存在抖动。

根据环路参数，TPP04为512kHz的VOC输出信号，对于环路滤波器的带宽来说，带宽越宽，输出信号抖动越大，环路越容易出现跳动。所以VCO就是用其误

差电压控制鉴相器进行调整，输出的信号总是处在调整当中，TPP04输出的信号波形存在抖动。

六、实验体会

通过本次实验，我熟悉了模拟锁相环的基本工作原理，同时基本掌握了模拟字锁相环的基本参数及设计。对于锁相检测信号的观测、同步带的测量以及VOC 压控灵敏度的测量有了基本的认识。