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1、课程设计实验报告课程名称：电子系统设计题目名称：数字锁相频率合成器学生学院：信息工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2014年05月31日一、课程任务1、根据锁相环原理，确定电路形式，画出电路图；2、计算电路元件参数，正确选取元器件，利用Proteus软件进行仿真；3、画出原理图、PCB图；4、制作电路板，组装、焊接电路；5、调试、测试电路功能，撰写课程设计报告。二、课程目的1、能够在设计中综合运用所学知识解决实际问题。3、初步掌握工程设计的一般方法，具备一定的工程设计能力。4.培养独立思考和独立解决问题的能力，培养科学精神和严谨
2、的工作作风。三、实验原理频率合成是指由一个或多个频率稳定度和精确度很高的参考信号源通过频率域的线性运算，产生具有同样稳定度和精确度的大暈离散频率的过程。用锁相环迫使压控振荡器(VCO)的频率锁定在高稳定的参考频率上，从而获得多个稳定频率,故又称锁相式频率合成。数字锁相式频率合成器的基本形式是由压控振荡器、鉴相器、可变分频器和环路滤波器组成。压控振荡器的输出信号经可变分频器分频后在鉴相器内与参考信号比相。当圧控振荡器发生频率漂移时，鉴相器输出的控制电压也随之变化，从而使压控振荡器频率始终锁定在N倍的参考频率上，改变可变分频器的分频比，便可改
3、变频率合成器的输出频率。四、设计指标1利用锁相环设计的频率合成器：2要求：输入频率fi=100Hz；3输出频率fO=l()()Hz〜99.9KHz：4倍频系数:N=1〜999五、实验测试要求1.测VCO曲线，即压控振荡器曲线；2.测VCO中心频率ft)；3.求VCO增益：K=Af/AV；4.测锁相环锁定范围：fL〜fH；5.求频率合成器的阶数。六、Protues仿真DigitalOscilloscopeCliaiui«ICI►七、模块电路图(1)CD4046锁相环模块(2)分频器模块JUMWJL5:CC<15百位14lOCk1*iCCkR
4、13ICCkGS*O5：(3)555波形发生模块U6*DIODEr>2SsBKM-K■1113!1&界££££M：CCkGSO1U:k：S:CCk十位Rt：i沐8,vcc7DITHR2TRIGDISMU5555C7luFCVokC8O.OluFGKD（4）电源及电路保护模块VCC电源卞C310uF=Z：C40」uF2±=C5O.luF=±=C60luFROIkJP5八、设计过程（1）系统框架•（一）系统框图锁相环集成电路锁相环频率合成器的电路框图（2）振荡源设计555定时器成本低，性能可靠，只需耍外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、
5、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方血。VCCQR167k寸CC7DISDII—WFdIQPE6U5555R17DIODED2C7luFTHR咖
6、CVokC8O.OluFGND(3)N分频的设计单片CD4522频率合成器构成1-9kHz变化。CD4522是可预置数的二一十进制1/N减计数器。其引脚见附录。其中D—D4是预置端,Q1-Q4是计数器输出端，其余控制端的功能如下：PE(3)二1时，D1—D4值置进计数器EN(4)二0,且CP(6)时，计数器(Q1—Q
7、4)减计数；CF(13)二1且计数器(Q1—Q4)减到0时，QC(12)=1Cr(10)=1时，计数器清零。单片4522分频器，拨盘开关为BCD码开关，如当数据窗口显示3时则A和1,2相连；当显示5时，贝IJA和14相连，其余类推。4个100K电阻用来保证当拨盘开关为某脚不和A相连，也就是悬空时，为低电平。工作过程是这样的：设拨盘开关拨到N,当某时刻PE(3)=1,则N置到IC内的计数器中，下一个CP来时，计数器减计数变为N-1,……,一直到第N个CP来时，计数器为0。这时由于CF(13)二1,所以QC(12)二1,也即PE(3)二1又恢
8、复到开始状态，开始一个新的循环。很显然，每来个N个CP,QC(12)就会出现一个高电平，也就是QC(12)应是CP的N分频信号。组成1-9KHz频率合成器用三片4522组成1——999HHZ频率合成器如下图，最终应做到拨盘开关的数值是多少，VCO输出信号的频率就是多少KHz。10OK10K47n（4）锁相环参数设计本设计中，M固定，N可变。基准频率f'1定为100Hz,改变N值，使N二广999,则可产生f2=100Hz—99.9KHz的频率范围。锁相坏锁存范围：fmax=1M^1.1MHzfmin=100^1KHz则fmax/fmin=1
9、1K使用相位比较器PC21）若R2#=8,则由fmax/fmin=1K-11K由右图大概确定R2/R1的值约为(1-10)K选定R1=10KQ,可得R2二(100-500)KQ。选定Vdd=5
