1、設計設計5 頻率合成器設計頻率合成器設計 學習目的：學習目的： 1.了解數字鎖相環了解數字鎖相環CC4046的基本原理的基本原理 2.掌握用集成電路鎖相環構成的鎖相倍頻電路掌握用集成電路鎖相環構成的鎖相倍頻電路 的設計與調試的設計與調試 一、鎖相環的基本原理一、鎖相環的基本原理 1.鎖相環原理框圖鎖相環原理框圖 相位比較器低通濾波器壓控振蕩器 i i f v v f )(tVe)(tVd i u o u 常常數數鎖鎖定定時時， iviv ,ff 2.鎖相環的主要參數鎖相環的主要參數 （1）捕捉帶）捕捉帶 捕捉帶是指鎖相環處于一固有振蕩頻率捕捉帶是指鎖相環處于一固有振蕩頻率 ，并，并 當輸入的頻

2、率當輸入的頻率 偏離偏離 上限值上限值 或下限值或下限值 時，時， 環路還能鎖定，則稱環路還能鎖定，則稱 v f v f v f i f maxi f mini f minmaxiiv fff （2）同步帶）同步帶 同步帶是指從鎖定開始，改變輸入信號的頻率同步帶是指從鎖定開始，改變輸入信號的頻率 直到直到PLL失鎖（從鎖定到失鎖），這段頻率范失鎖（從鎖定到失鎖），這段頻率范 圍稱為同步帶。圍稱為同步帶。 L f i f vL ff （3）壓控振蕩器的控制特性曲線）壓控振蕩器的控制特性曲線 壓控振蕩器的瞬時頻率壓控振蕩器的瞬時頻率 與控制電壓與控制電壓 的的 關系曲線關系曲線 )(tVd)(t

3、v )(t v )(tVd 0 v )()(tVkt dvvv 當當 0)(tVd時，時，VCO的固有的固有 頻頻 率為率為 v 3.數字鎖相環數字鎖相環CC4046及其倍頻作用及其倍頻作用 （1） CC4046的內部結構、引腳圖的內部結構、引腳圖P.366. 4046引腳圖引腳圖 INH使能端使能端 INH=0 固有振蕩頻率固有振蕩頻率fv決定決定 于于R1、R2和定時電容和定時電容Ct， 一般取一般取 2 R R3、R4與與C2組成組成 低通濾波器，濾除相位低通濾波器，濾除相位 比較器輸出雜波，截止比較器輸出雜波，截止 頻率頻率 243 C)RR( 1 當當VDD一定時，一定時，fv 與與

4、R1、Ct關系曲線見關系曲線見 圖圖10.1.6(P367) (2)鎖相倍頻鎖相倍頻 相位比較器低通濾波器壓控振蕩器 i i f v v f )(tVe)(tVd i u o u N o f 為為頻頻率率間間隔隔，、可可得得可可變變，則則如如 鎖鎖相相環環鎖鎖定定時時， iiiio io o vi f.f3f2ffN Nff, N f ff (3)頻率合成器主要技術指標頻率合成器主要技術指標 頻率范圍頻率范圍 頻率間隔頻率間隔 波道數波道數 頻率轉換時間頻率轉換時間 頻率精度與準確度頻率精度與準確度 二、設計課題二、設計課題 已知：電源電壓已知：電源電壓VDD=+5V,晶振晶振1、2MHz,用

5、用 CC4046設計一頻率合成器。設計一頻率合成器。 主要技術指標：主要技術指標： 工作頻率：工作頻率：100Hz100KHz 分三頻段：分三頻段：100Hz1KHz(間隔間隔100Hz） 1KHz10KHz(間隔間隔1KHz） 10KHz100KHz(間隔間隔10KHz） 頻率合成器組成框圖頻率合成器組成框圖 晶振固定分頻器 鎖相環 可變分頻器 uo 1.晶振（晶振（2MHz) 晶體和反相器組成多諧振蕩器，反相器采用晶體和反相器組成多諧振蕩器，反相器采用 74LS04 (六反相器）六反相器） 。 JT、R1、R2、C1、G1、G2組成多諧振蕩器組成多諧振蕩器 C2：防寄生振蕩：防寄生振蕩 G

6、3：為了改善輸出波形：為了改善輸出波形 2.固定分頻器固定分頻器 采用一片采用一片74LS74二分頻和四片二分頻和四片74LS90十分頻十分頻 3.可變分頻器可變分頻器 采用采用74LS191；可預置；可預置4位二進制同步可逆計數器位二進制同步可逆計數器 可構成加計數器或減計數器 當CTEN=0,LOAD=1為計數狀態 當D/U=0，加計數 D/U=1，減計數 LOAD=0.置數 當加計數到最大值或減計數到0時， 12腳輸出一個正脈沖，13腳輸出 一個負脈沖。 設置為加計數工作狀態設置為加計數工作狀態 預置數最大模值分頻數預置數最大模值分頻數 通過撥碼開關通過撥碼開關S3預置數據預置數據 DC

7、BA=0110時，時，N=10 DCBA=0111時，時，N=9 DCBA=1000時，時，N=8 . . . . . . . . . DCBA=1110時，時，N=1 每個頻段得到每個頻段得到10個頻率點個頻率點 4.數字鎖相環數字鎖相環4046 三頻段：三頻段：100Hz1KHz(間隔間隔100Hz） 定時電容定時電容Ct=0.01uF，定時電阻，定時電阻R1=10K 1KHz10KHz(間隔間隔1KHz） 定時電容定時電容Ct= 1000PF ，定時電阻，定時電阻 R1=10K 10KHz100KHz(間隔間隔10KHz） 定時電容定時電容Ct=100PF?,定時電阻定時電阻R1=10K 采用轉換開關實現頻段變換采用轉換開關實現頻段變換 三、安裝與調試三、安裝與調試 （1）晶振輸出）晶振輸出2MHz信號信號 （2）74LS74二分頻輸出二分頻輸出1MHz信號信號 （3）74LS90十分頻輸出十分頻輸出100KHz、10K