5.vco锁相环电路实验报告

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1、实验十四VCO锁相环电路实验【实验内容】1.基本锁相环实验2.同步带与捕捉带的带宽测量实验3.锁相式数字频率合成器实验【实验目的】1.掌握VCO压控振荡器的基本工作原理，加深对基本锁相环工作原理的理解。2.熟悉锁相式数字频率合成器的电路组成与工作原理。【实验环境】1.分组实验：两人一组或者单人2.设备：实验箱一台、示波器【实验原理】本单元可做基本锁相环和锁相式数字频率合成器两个实验。总体框图如图1，电路原理如图2：图1总体框图54图2电路原理图1、4046锁相环芯片介绍4046锁相环的功能框图如图8-3所示。外引线排

2、列管脚功能简要介绍：第1引脚（PD03）:相位比较器2输出的相位差信号，为上升沿控制逻辑。第2引脚（PD01）:相位比较器1输出的相位差信号，它采用异或门结构，即鉴相特性PD01=PDI1PDI2第3引脚（PDI2）:相位比较器输入信号，通常PD为来自VCO的参考信号。第4引脚（VCO0）:压控振荡器的输出信号。第5引脚（INH）:控制信号输入，若INH为低电平，则允许V工作和源极跟随器输出：若INH为高电平，则相反，电路将处于功耗状态。第6引脚（CI）:与第7引脚之间接一电容，以控制VCO的振荡频率。第7引脚（CI

3、）:与第6引脚之间接一电容，以控制VCO的振荡频率。第8引脚（GND）:接地。第9引脚（VCOI）:压控振荡器的输入信号。54第10引脚（SF0）：源极跟随器输出。第11引脚（R1）：外接电阻至地，分别控制VCO的最高和最低振荡频率。第12引脚（R2）：外接电阻至地，分别控制VCO的最高和最低振荡频率。第13引脚（PD02）：相位比较器输出的三态相位差信号，它采用PDI1、PDI2上升沿控制逻辑。第14引脚（PDI1）:相位比较器输入信号，PDI1输入允许将0.1V左右的小信号或方波信号在内部放大并再经过整形电路后，

4、输出至相位比较器。第15引脚（VI）：内部独立的齐纳稳压二极管负极，其稳压值V≈5～8V，若与TTL电路匹配时，可以用来作为辅助电源用。第16引脚（VＤＤ）：正电源，通常选＋5V或＋１０Ｖ，＋１５Ｖ。2．VCO压控振荡器所谓压控振荡器就是振荡频率受输入电压控制的振荡器。4046锁相环的VCO是一个线性度很高的多谐振荡器，它能产生很好的对称方波输出。电源电压可工作在543～18V之间。本电路取＋5V电源。它利用由门电路组成的ＲＳ触发器控制一对开关管轮番地向定时电容C1正向充电和反向充电，从而形成自激振荡，振荡频率与充电

5、电流成正比。与C1地容量成反比，振荡频率不仅与定时电容Ｃ１、外加控制电压Ui有关而且还与电源电压有关，与外接电阻Ｒ１、Ｒ2地比值也有关。3．锁相式数字频率合成器工作原理从图8-2可见，U402（MC14522）、U403（MC14522）、U404（MC14522）为三级可预置分频器，全部采用可预置BCD码同步1/N计数器MC14522，可由4位小型拨动开关选择。U402、U403、U404分别对应着总频比N地百位、十位、个位分频器，U402、U403、U404的输入端一方面SW401、SW402、SW403分别置入

6、分频比的百位数、十位数、个位数以8421BCD码形式输入，使用时按所需分频比N预置好SW401、SW402、SW403的输入数据，f0＝N·ｆR,3位程序分频器MC14522的数据输入端P0～P3分别接有510KΩ的下拉电阻，当SW401、SW402、SW403没有对该系统单元数据输入时，即开路状态时，此时下拉电阻把数据输入端置“0”电平；当SW401、SW402、SW403工作时，则有相应的“1”电平输入到数据输入端，使之置于“1”电平状态，以便程序分频器进行处理。在图8-2电路图中，当程序分频器的分频比N置成1，

7、也就是把SW401、SW402均断开，SW403置成“0001”状态。这时，该电路就是一个基本锁相环电路。当三级程序分频器的N值可由外部输入进行编程控制时，该电路就是一个锁相式数字频率合成电路。输入频率转换开关K401进行选择，当K401的2与1相连接，则把来自实验一的时钟信号发生器1KHz方波信号输入到该14引脚；若K401的2与3相连接，则必须用外接信号源所产生的1KHz方波信号，通过输入信号插座S401引入。当锁相环锁定后，可得到：fR=fv其中fv＝f0/N_,代入得：fR=f0/N移项得：f0=N·fR由此

8、可知，当fR固定不变时，改变三级程序分频器的分频比N，VCO的振荡输出频率（也就是频率合成器的输出频率）f0也得到相应的改变。54这样，只要输入一个固定信号频率fR，即可得到一系列所需要的频率，其频率间隔等于fR,这里为1KHz。选择不同的fR，可以获得不同fR的频率间隔。在用实验一信号发生器产生的时钟信号频率时，其准确频率为1.024KHz,