現(xiàn)代測試課程設(shè)計正文(高速數(shù)字鎖相環(huán)路設(shè)計)

1、西華大學(xué)課程設(shè)計說明書西華大學(xué)課程設(shè)計說明書1前言鎖相環(huán)路（PLL）是一個相位誤差控制系統(tǒng)，是將輸入信號（參考信號）和輸出信號之間的相位進(jìn)行比較，產(chǎn)生相位誤差電壓來調(diào)整輸出信號的相位，使輸出信號頻率與參考信號頻率相同。信號鎖相技術(shù)廣泛應(yīng)用于自動化控制等領(lǐng)域。利用該技術(shù)可以產(chǎn)生同步于被鎖輸入信號的整數(shù)倍頻或者分?jǐn)?shù)倍頻的輸出控制信號。鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)是由鑒相、環(huán)路濾波、可控振蕩器和M倍分頻等模塊組成的一個反饋環(huán)路。輸入的被鎖信號首先與同步倍

2、頻信號經(jīng)過M倍分頻后產(chǎn)生的鎖相信號進(jìn)行鑒相處理，輸出相位誤差信號。環(huán)路濾波模塊通常具有低通特性，它將相位誤差信號轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的控制信號，從而控制可控振蕩器模塊，產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號輸出。這個頻率信號就是所需的同步倍頻信號。如果整個反饋環(huán)路鎖相穩(wěn)定，鎖相環(huán)輸出的同步倍頻信號的頻率就是其輸入的被鎖信號頻率的M倍。假如被鎖信號在輸入鑒相模塊之前又先被分頻了L倍，則鎖相獲得的同步倍頻信號的頻率就是被鎖信號頻率的ML倍。鎖相環(huán)路的應(yīng)用十分廣泛。在穩(wěn)頻

3、技術(shù)中的應(yīng)用，如：鎖相倍頻器，鎖相分頻器，鎖相混頻器，鎖相合成器等；在調(diào)制解調(diào)技術(shù)中的應(yīng)用，如：鎖相調(diào)頻和鑒頻，同步檢波等。除了以上所介紹的鎖相環(huán)路的應(yīng)用外，它還應(yīng)用于空間技術(shù)（例如，由于各種原因使地面接收的空間信號十分微弱，采用鎖相接收機可使接收機接收微弱空間信號的能力大大加強）等方面。由于鎖相環(huán)路易集成化，鎖相環(huán)路已成為繼集成運放之后，又一個用途廣泛的多功能集成電路。目前鎖相環(huán)應(yīng)用廣泛，比如：在通信中應(yīng)用于調(diào)制解調(diào)自動頻率微調(diào)等系統(tǒng)

4、；在雷達(dá)中應(yīng)用于天線自動跟蹤與精密輔角偏轉(zhuǎn)測量等系統(tǒng)；在空間技術(shù)中主要應(yīng)用于測速定軌、測距與遙測數(shù)據(jù)獲取等系統(tǒng)；在電視機中應(yīng)用于電視機同步、門限擴展解調(diào)的同步檢波。西華大學(xué)課程設(shè)計說明書西華大學(xué)課程設(shè)計說明書3但是中心頻點受VCO的限制而范圍較小，環(huán)路帶寬較寬；當(dāng)參考源出現(xiàn)瞬斷或者參考時鐘源切換時，VCO輸出時鐘頻率會出現(xiàn)較大的相位瞬變。1.2方案2主要由相位參考提取電路、晶體振蕩器、分頻器、相位比較器、脈沖補抹門等組成。分頻器輸出的信

5、號頻率與所需頻率十分接近，把它和從信號中提取的相位參考信號同時送入相位比較器，比較結(jié)果示出本地頻率高了時就通過補抹門抹掉一個輸入分頻器的脈沖，相當(dāng)于本地振蕩頻率降低；相反，若示出本地頻率低了時就在分頻器輸入端的兩個輸入脈沖間插入一個脈沖，相當(dāng)于本地振蕩頻率上升，從而達(dá)到同步。圖1.2方案2設(shè)計圖由于要求設(shè)計高速鎖環(huán)電路，故鑒相器采用AD9901。AD9901是一種性能優(yōu)越的超高速數(shù)字鑒頻鑒相器，它具備模擬混頻器的相位穩(wěn)定性、傳統(tǒng)鑒相器內(nèi)

6、的鎖定速度，同時無鑒相“死區(qū)”問題，其直接鑒相頻率高達(dá)200MHz。綜上所述，經(jīng)過比較方案1與方案2，采用方案2，具有精度高且不受溫度和電壓影響，環(huán)路帶寬和中心頻率編程可調(diào)，并且應(yīng)用在數(shù)字系統(tǒng)中時，不需AD及DA轉(zhuǎn)換。2.2.單元模塊設(shè)計單元模塊設(shè)計2.1鑒相器2.1.1AD9901簡介AD9901是美國AnalogDevices公司生產(chǎn)的超高速鑒頻鑒相器，其功能如圖l所示。它的主要特點就是無需預(yù)分頻就可以對中頻輸入進(jìn)行鑒相或鑒頻，而且