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基于cd4046鎖相環的頻率合成器設計與制作-資料下載頁

2025-10-29 22:08本頁面

【導讀】導出多個或大量的輸出頻率，這些輸出的準確度與穩定度與參考頻率是一致的。測控、儀器表等電子系統中有廣泛的應用。頻率合成器有直接式頻率合成器、直接數字式頻率合成器及鎖相頻率合成器三種基本模式，種閉環系統，其頻率轉換時間和分辨率均不如前兩種好，但其結構簡單，成本低。率的準確度不遜色與前兩種，因此采用鎖相頻率合成。鎖相式頻率合成器是利用鎖相環。窄帶跟蹤特性來得到不同的頻率。度和準確度的多個所需頻率的技術稱為頻率合成技術。頻率合成器是現代通信設。四則運算，產生同樣穩定度和準確度的任意頻率。要求設計出數字鎖相式頻率合成器的電路。數字鎖相式頻率合成器的各部分參數計算和器件選擇。自行裝配和調試，并能發現問題解決問題。成器和吞脈沖式頻率合成器。典型的直接式頻率合成器組成框圖如圖1-1所示。其中，PD和LF構成反饋控制器，而VCO就是它的控制對象。

　　

【正文】）。即 U1 與 Rf 、晶體、 C C2 構成電容三點式振蕩電路，產生一個近似正弦波的波形。 U2是整形緩沖用反相器，經 U2整形后，輸出變為矩形波，同時 U2 可以隔離負載對振蕩電路的影響。 CD4510 是初始值可預置 BCD 碼加減法計數器，要實現 f 從 199KHz，分頻比 N為 199，采用預置端和清零端來做 N進制計數器。預置數就采用分頻比控制計數器個位和十位輸出的數據。如果采用加法，如預置數為 60~99 復位置數，這時 N=9960+1=40 進制，不符合設計要求，顯示頻率就與鎖相環路實際輸出的信號頻率不同。由于初始值輸入端數據同時也作為 VCO 輸出結果譯碼顯示的輸入數據，考慮到二者的一致性，計數器應選減法計數器。這樣數碼管顯示的值就是輸出信號的頻率。分頻比控制計數器及消抖動電路分頻比控制計數器是用來產生可變分頻器所需要的分頻比 N。選用 1 片74L390（含兩級十進制計數器）構成頻率調節電路，另用一開關電路來控制計數脈沖的通斷。另外，通常使用的開關是由機械觸點實現開關的閉合和斷開，由于機械觸點存在彈性，閉合后會產生反彈，為了得到穩定的信號，增加消抖動電路。消抖動電路可以用 RS觸發器或者門電路（如 74LS00）構成。顯示譯碼器和數碼顯示器顯示電路用來顯示輸出頻率數值，由于 fi=1KHz， N 分頻后 fo=Nfi=N（ KHz），因此分頻比 N 即為此數值（單位： kHz），故可將可變分頻器初始值數據作為譯碼器輸入數據。分頻比控制計數器個位和十位輸出的數據同時也是譯碼器的輸入數據。 14 顯示器件可以選用 LED 共陰極數碼管，顯示譯碼器選用 CD4511 與之配合。 4 電路的調試與數據分析 4． 1 調試儀器三路直流穩壓電源 (SG1732SC2A)、多功能計數器（ NFC1000C1）、數字示波器、萬用表。晶體振蕩器輸出頻率的測量：將晶體振蕩器輸出的信號接入多功能計數器接頭上，測量晶體產生的頻率。 1/M 分頻器輸出頻率的測量：測量 74ls390(11)腳輸出頻率。鎖相環的撲捉帶和同步帶測試方法：鎖相環的 CD4046(14)腳接頻率為1KHz 的方波，同時 U10_3 腳也接該示波器調整使其兩個波形頻率相等，即達到鎖定狀態。首先在測量中，我們會遇到測量誤差，這種誤差我們是可以計量間小甚至消除的。除了在測量中遵守操作規程、合理使用儀器設備、小心謹慎外，我們也可以通過多次測量求平均值的方法來消除儀器誤差和視覺誤差。消除了測量誤差，我們就可以來分析實際系統與理論的偏差了，一般這種偏差有兩種表示形式：： || 0yy??? ，式中 y 為測量值， 0y 為理論值；：|| || 0 0y yy???；一般來說，我們更關注相對誤差，因為它是更改好的反映我們實際系統與理論間的差距的參數。一般情況下，我們要求相對誤差小于 5%，滿足這一條件，我們即可認為系統已滿足設計要求。測試數據如下表（ 31） 15 數碼管顯示頻率理論值測量值絕對誤差相對誤差 1 % 2 % 10 % 11 % 22 % 23 % 51 % 52 % 76 % 77 % 98 % 99 % 結論通過本次實驗，使自己對鎖相環的工作原理及其應用有了較深的理解，鎖相環應用愈廣，鎖相環是在無線電發射中使頻率較為穩定的一種方法。很重要的一點是，通過實驗提高了發現問題，運用理論知識解決實際問題的能力。通過調試來發現自己的錯誤并分析及排除這些故障，結合自己在實驗過程中碰到的問題，我覺得在調試過程中應該注意：調試時應該分模塊進行調試，每個模塊都測試成功之后再測試整體，這樣可以更好的檢查出問題所在。就比如這次實驗，剛開始時，晶振不起振，這時我就用函發直接輸入一個 4MHz 的頻率作為頻率源，檢測 M分頻的輸出是否正常，在檢測 M分頻過程中，發現 CD4046(14)腳輸入為 1KHz。但是在檢測鎖相環（ PLL）CD4046(4)腳時發現輸出頻率不正常，發現鎖相環處于失鎖，拆開鎖相環外圍電路，進行分部檢測調試最終輸出結果測量。通過對輸出數據的測量，驗證系統已滿足設計要求，并且也實現設計目標和電路功能。 16 參考文獻 1 華永平，張智偉，徐瑞亞，王海榮 .模擬電子技術與應用 .北京 :電子教育出版社， 2020 2 賈立新，王涌，等 .電子系統設計與實踐 .第 2版 .北京 :清華大學出版社 ,2020 3 李玲 .數字邏輯電路測試與設計 .北京 :機械工業出版社， 2020 17 附錄 A 數字頻率合成器實物圖 18 附錄 B 數字頻率合成器整體電路連線圖 19 附錄 C 數字頻率合成器元器件清單序號元器件名稱型號或規格數量 1 集成電路 74LS390 3 2 74HC00 1 3 CD4011 1 4 CD4510 2 5 CD4511 2 6 74LS00 1 7 CD4046 1 8 顯示數碼管共陰雙 8字 1 9 集成電路插座 14pins 3 10 16pins 8 11 24pins 1 12 晶振 1 13 開關輕觸式，不帶鎖 2 14 電阻 22M 2 15 51K 2 16 10K 4 17 1 18 1K 1 19 100 1 20 電容 1 21 24pF 2 22 100pF 1

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