第5章集成锁相环路.ppt

《第5章集成锁相环路.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第5章集成锁相环路第1节概述第2节集成鉴相器第3节集成压控振荡器第4节通用单片集成锁相环第5节集成频率合成器第1节概述1.集成锁相环路的特点锁相环是一个相位反馈控制系统，最大特点是可以不用电感线圈，实现对输入信号频率和相位的自动跟踪。2.锁相集成电路的分类锁相集成电路种类很多。按电路程式可分为模拟式与数字式两大类。3.工艺特点锁相集成电路的工艺比较复杂，涉及的工艺种类较多。一般来说，模拟型以线性集成电路为主，而且几乎都是双极性的。数字型是用逻辑电路构成的，以TTL(包括HTTL、LSTTL、STTL等)电路为主

2、。表5-1锁相集成电路分类表5-2锁相集成电路工艺特点第2节集成鉴相器一、模拟乘法器用模拟乘法器作鉴相器，便于集成化，它在单片模拟集成锁相环中广泛采用。目前许多技术可以完成相乘作用，但在集成化模拟乘法器中运用最普遍的是所谓“可变跨导”法。若V1～V4特性完全一致，同时设(5-1)(5-2)则分析表明：(1)当u1(t)、u2(t)均为高电平时，有(5-3)图5-1平衡模拟乘法器原理图图5-2模拟乘法器三角形鉴相特性乘法器具有三角形鉴相特性，如图5-2所示。误差电压最大值为+UR，最小值为-UR，鉴相特性斜率为(

3、5-4)(2)当u1(t)为低电平，u2(t)为高电平时，有(5-5)(3)当u1(t)、u2(t)均为低电平时(5-6)分析表明，当u1(t)为低电平，u2(t)为高电平时，有(5-7)还必须指出，在图5-1、图5-3所示的模拟乘法器中，输入信号u1(t)和u2(t)正、负极性都可以，因此实现了四个象限的工作。图5-4示出了国产模拟乘法器F1496／1596(MC1496／1596)的实际线路。除用晶体管V7和V8组成了差动放大器V3、V4的恒流源外，其它与图5-3完全相同。最高工作频率达10MHz，电源电压

4、范围±15V，载波泄漏低于-50dB，共模抑制比高达-85dB。图5-3双平衡模拟乘法器原理图图5-4F1496／1596模拟乘法器为了克服这个缺点，并扩大u1(t)的输入线性动态范围，目前又出现了新的改进电路，如图5-5所示。在这种电路中，输入信号u1(t)先经过V7、V8后，再送入双差动电路。这时，(5-7)式中的U1被二极管VD1和VD2的正向压降之差所代替。由于ΔUD与温度有关，将ΔUD代入(5-7)式，可把关于温度T的因子消去，得(5-8)图5-5改进后的双平衡模拟乘法器电路采用了复合差动输入级V1、

5、V2、V3、V4和V9、V10、V14、V15，以提高输入电阻、减小偏流和扩大差模输入电压范围。其它部分与图5-5完全相同。最高工作频率达100MHz，电压范围为±15V，线性度优于2％。图5-6F1495／1595模拟乘法器图5-7XR-2208方框图缓冲放大器可将小信号3dB带宽扩展到8MHz，互导带宽扩展到100MHz。根据本电路的特定设计，负载电阻在电路中已做好，所以1、2端差动输出的电压可写成(5-9)图5-8XR-2208原理电路图二、数字式鉴频鉴相器数字式鉴频鉴相器是用脉冲后沿触发来进行工作的，属

6、边沿触发型电路。它不仅有鉴相功能，而且还有鉴频功能。国产T4044(MC4044)，E12040(MC12040)和5G4046（CD4046）中的PD-Ⅱ就是这类鉴频鉴相器的典型例子。图5-9境隽薚4044数字式鉴频鉴相器电路。它主要由数字比相器(9个与非门)、电荷泵(V1～V7)和一个作为LF用的放大器(达林顿电路)三部分组成。图5-10示出了同频鉴相时的工作波形。图5-9T4044数字式鉴频鉴相器电路图5-10T4044同频鉴相波形(a)R与V同相；(b)R滞后V；(c)R超前V当环路存在频差时，通过比相

7、器和电荷泵的共同作用，有一数?值上接近Udm的正向或负向阶跃电压加到达林顿电路的输入端，使它输出的直流控制电压迅速地向最小或最大值跳变，从而控制VCO的频率迅速地向减小频差的方向变化，故电其理想鉴频特性如图5-13所示。(5-10)(5-11)图5-11T4044的鉴相特性图5-12T4044的鉴频波形这种鉴频-鉴相器，性能优越，获得了广泛的使用。这种电路主要适用于频率高的情况，最高工作频率达8MHz，5V供电，不过它的输出幅度较小,鉴相灵敏度低。为了避免这些缺点，又发展了一种采用CMOS电路的数字比相器，如图

8、5-14所示。此电路的电源电压运用范围宽，功耗小,而工作频率低。图5-13T4044的鉴频特性图5-14CMOS数字比相器三、门鉴相器门鉴相器是一种电平触发型数字鉴相器。以或门和异或门鉴相器为代表，它们对两个比相脉冲的占空比都有一定的要求。图5-15示出了或门鉴相器的原理图、工作波形与真值表。假设u1(t)、u2(t)两个方波的周期相同，相差为θe，且空度比为1∶1，析可得输出平均误差