锁相环的CD4046应用

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1、一、实验目的1.加深对锁相环基本工作原理的理解。2.掌握锁相环同步带、捕捉带的测试方法，增加对锁相环捕捉、跟踪和锁定等概念的理解。3.掌握集成锁相环芯片NE564的使用方法和典型外部电路设计。二、实验使用仪器1.NE564锁相和调频实验板2.200MHz泰克双踪示波器3.FLUKE万用表4.射频信号发生器5.低频信号源三、实验原理木实验采用的是锁相环来实现调频的功能，锁相环是由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和电压控制振荡器（VCO）三个基本部件组成。它它它是一个相位误弄控制系统，它将参考信号与输出信号Z间的相位进行比较，产生和位误差电锁相环的构成框图鉴相器是相位比较器，用来比

2、较输入信号错误！未找到引用源。与压控振荡器输出信号错误！未找到引用源。的相位，输出电压对应于这两个信号相位并的函数。环路滤波器是滤除错误！未找到引用源。高频分量及噪声，以保证环路所要求的性能。压控振荡器受坏路滤波器输出电压错误！未找到引用源。的控制，使振荡频率向输入信号的频率靠拢，直至两者的频率相同，使得VC0输出信号的相位和输入信号的相位保持某种特定的关系，达到相位锁定的口的。*判断环路是否锁定的方法在冇双踪示波器的情况下，开始时环路处于失锁状态，加人输入信号频率，用双踪示波器观察压控振荡器的输出信号和环路的输入信号，当两个信号由不同步变成同步，且错误！未找到引用源。时，表示环

3、路已经进入锁定状态。锁相调频电路在普通的直接调频电路中，振荡器的屮心频率稳定度较差，而采用品体振荡器的调频电路，其调频范围又太窄。采用锁相环的调频器可以解决这个才盾。锁相调频原理框图如下图所示调制信号锁相调频原理图正如上面锁相调频原理图所示，实现锁相调频的条件是调制信号的频谱要处于低通滤波器通带之外。使压控振荡器的中心频率锁定在稳定度很高的品振频率上，而随着输入调制信号的变化，振荡频率可以发生很大偏移。这种锁相环路称载波跟踪型PLL,本实验中使用的锁相环是NE564ONE564内部压控振荡器的最高工作频率是50MHz,从图10・5的逻辑框图屮可以看到，NE564的内部包含一个限幅

4、放大器，对外部的输入信号进行限幅放大，抑制寄牛调幅，内部还包含压控振荡器和相位比较器。环路低通滤波器外接，内部冇一个放大器对鉴相器的输出电压进行放大，然后经过直流恢复器后得到模拟信号的输出。内部还有一个斯密特触发器，可以得到TTL屯平的数字信号输出。锁相环闭环的拉氏模型方程可以表示为：A锁相环传递函数锁相环误差传递函四、仿真锁相环调频实验仿真的时候输出的波形是完好的调频波（是正弦波的形式），而实验输出的却不是这么好看的调频波，可见仿真与实验还是不能等同的，这也告诫我们在做后续的设计电路的时候，力不能太相信仿真，仿真出了结果可是实际焊的电路未出结果是很正常的。五、实验内容:锁相环调

5、频实验原理图电路原理图电路原理：电容C12和C13是5V的直流电源的去耦电容，NE564的1脚和10脚外接5V正电源,8脚接地。12脚和13脚之间有一个可变电容,可以微调压控振荡器的屮心频率，跳线开关S8可以切换固定电容，决定了载波屮心频率的范围。调制信号从J2输入，滑动变阻器W2分压控制输入调制信号的幅度,电容C1是隔直电容，调制信号从6脚输入鉴相器，电阻R1和电容C2是7脚外接的滤波电路。9脚是压控振荡器的输出端，电阻R7是上拉电阻。3脚是鉴相器的另外一个输入端，当跳线S1接到锁相环路时，构成锁相环路。当跳线S1接到调频冋路吋，构成调频电路。调频信号直接从9脚输出，在FMOU

6、T端可以通过示波器观察调频信号。芯片的4,5脚分别外接低通滤波器的滤波电容，跳线S3,S4的断开时,滤波电容是300pF,闭合时滤波电容是1300pFoTP4是环路低通滤波器的输出端。滑动变阻器W3可以调节低通滤波器的截止频率。滑动变阻器W1可以调节芯片2脚的基准电流，从而调整NE564的频率锁定范围。16脚是FSK解调的输出端，电阻R4是上拉电阻。TP3处可以外接示波器观察FSK解调出的TTL电平的数字基带信号。14脚是普通调频信号的解调输出端，电容C14是外接的积分电容。15脚是NE564内部斯密特触发器的迟滞电压控制端，当跳线S6闭合时，可以通过滑动变阻器W4调节迟滞电压，

7、來获得FSK解调出的正确的数字基带信号。实验过程：本实验主要包括如卜•三个内容1.压控振荡器的测试；2•同步带和捕捉带的测量；3.调频信号的产生和测量。Step1.压控振荡器的测试（1）在实验箱主板上插上锁相环调频与测试电路实验模块。接通实验箱上电源开关，电源指标灯点亮。（2）把跳线SI,S2,S5,S6,S7断开，S3,S4合上。在这种状态卜'，单独测试压控振荡器的自曲振荡频率：①将双排开关S8的5端合上，此时8200pF的固定电容接入12,13脚之间，用示波器观察TP2处的波