集成锁相环应用实验.ppt

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1、实验六.集成锁相环应用实验锁相环是一个相位误差控制系统，它比较输入信号和压控振荡器输出的信号之间的相位差，从而产生误差控制电压来调整压控振荡器的频率，以达到与输入信号同频，而保持一个稳定相位差。PLL具有以下特点：锁定时无剩余频差。良好的窄带滤波特性。良好的跟踪特性。易于集成化。锁相环使用时可根据不同用途，设计其工作锁定状态或跟踪状态。试验任务与要求实验目的了解锁相环路的工作原理，电路组成及性能特点；掌握锁相环路及其部件性能指标的测试方法；掌握集成锁相环的基本应用。实验仪器高频信号发生器QF1055A一台;超高频毫伏表

2、DA22A一台;频率特性测试仪BT－3C一台;直流稳压电源HY1711－2一台;数字示波器TDS210一台.实验任务与要求1.实验电路介绍用CD4046构成的10倍频电路，见图1。CD4046为锁相环，74LS90及外围电路组成十分频电路。来自CD4046的4脚压控振荡器输出信号经T210十分频从11脚反馈至鉴相器的引出端3脚，反馈信号与鉴相器的14脚输入信号(标准参考信号)作比较，在环路的同步范围内(锁定状态)，实现倍频作用，即4脚频率是14脚频率的10倍(3脚频率与14脚频率相等)。实验说明及思路提示锁相环的组成原

3、理锁相环（PLL）基本组成框图如图6所示。AGC自动增益控制AFC自动频率控制APC自动相位控制锁定时无剩余频差良好的窄带滤波特性图16.频率合成原理图如下：图7.CD4046原理图如下：图1.用CD4046构成的十分频电路2.基本命题①VCO特性的测量测试电路见图2，测VCO的fo～Uc关系，UC从0V～5V变化，间隔1V，对应测量VCO的输出频率，列表记录并绘成曲线。a：R2＝10KΩ的情况。电源电压为5V，控制电压用另外一路电源产生，用频率计测出相应的频率即可。b：若此时给控制端输入50KHz的方波，观测输出波形

4、。图2.fo～VC测试线路图如下：②测量CD4046锁相环的同步带测量电路如图1，去掉分频电路，CD4046的3.4脚短接。VCO的上、下限频率测量。a.把9脚接地，用示波器观察4脚波形，并用频率计测出VCO下限频率。b.把9脚接+5V电源，用示波器观察波形，并测出VCO上限频率。Ui输入正弦信号，其频率fi=100KHz，Vip.p>3p-p，用示波器观察4脚波形，并记录其频率。测量环路的同步带用频率计观察VCO的输出频率f0，调节输入信号频率fi，当f0跟着增加，直至增加到f0不变，测出刚好f0不变时的fi1。然后

5、fi减小，使环路锁定。在继续减小fi，则f0也跟着减小，直至f0不跟随fi变化测出刚好失锁时的fi2，则环路的同步带ΔfH为：ΔfH=(fi2-fi1)/2③用CD4046锁相环构成10倍频电路测量电路见图1，加上分频器（10分频）。调整参考信号频率，使其环路处于锁定状态测量参考信号频率fA、VCO的振荡频率fc，分频器输出fB，观察三点的波形并记录。测量10倍频时的同步带，与锁相环路的同步带作比较。测出5分钟内，环路锁定时的VCO频率稳定度，并与参考信号作比较。图3.CD4046鉴频电路图如下：3.扩展命题若选用NE

6、562（国产型号L562）器件作实验，可作以下实验内容（实验电路如图4）。该电路利用L562完成鉴频，环路设计时，使环路处于调制跟踪状态，压控振荡器的振荡频率跟踪输入信号频率而变化，由环路滤波器输出端取出调制信号。由于要求环路工作在调制跟踪状态，因此必须设计环路滤波器的带宽，以保证调制信号成分通过。此实验电路在9端经15KΩ电阻接地后取出调制信号，技术指标是：调频信号中心频率fo＝10MHz调制频率F＝300～4000Hz峰值调制指数mf＝4输入的单边相加噪声谱密度：Wi＝4nW/Hz提示：在解调电路中，根据调频信号的

7、中心频率fo计算定时电容CT，根据调频信号的最大频偏计算环路参数。调整VCO的振荡频率f0=10MHz。观察锁相环路的工作过程，将输入信号fi调在5MHz左右，使锁相环处于锁定和失锁状态，用示波器9端观察波形的变化。测量锁相环路的同步带△fH。测量锁相环路的扑捉带ΔfP。输入调频波，用示波器观察解调输出。图4.调频信号解调电路图如下：用L562锁相环构成十倍频电路实验电路如图5，实验内容参考基本命题所述。如何判断环路处于锁定状态？你能想出一个简便的指示锁定的方法吗？自行设计一个频率合成器技术指标要求：频率范围：10KH

8、z～99KHz频率稳定度：Δf/f0≤10.5输出幅度：Vp.p≥3V器材清单：CD4046、74LS00、74LS90、74LS161、晶体1MHz。图5.锁相倍频电路如下图：实验报告要求整理实验数据，做出必要的曲线。对实验结果进行讨论。鉴相器：是相位比较器。它把输入信号Ui(t)和压控振荡器的输出信号Uo(t)进行比较，产生误