锁相环路与频率合成技术.ppt

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1、第7章锁相环路与频率合成技术通信电子设备中，为了提高性能满足某些特殊要求广泛采用各类型反馈控制电路。引言：反馈控制对象XiXeXoXo自动控制增益(AGC—AutomaticGainControl)自动控制增益(AFC—AutomaticFrequencyControl)自动控制增益(APC—AutomaticPhaseControl)比较和调节参量Xi、XvAGCAFCAPC作用电流、电压控制Uom频　率　　　　　　稳定f相　位锁定相位7.1自动增益与频率控制电路一、AGC的作用用途举例：收音机、电台声音变化、接收机环境变化

2、反馈控制器比较器直流放大器振幅检波器uoUCuiUR可控增益放大器Au高频放大器混频器中频放大器检波器低频信号RCAGC电压UCUomUim无AGC简单AGC控制特性低通低频信号电压（反映包络变化规律），随输入载波幅度作相应变化的信号与输出低频信号相比，反映载波幅度的输出电压的变化，是极为缓慢的，低通滤波把直流电压取出来回到各被控级（高放、中放级）问题：有输入信号，AGC就起控制作用，对接收弱信号不利改进：延迟式AGC电路高频放大器混频器中频放大器检波器低频信号AGC电压UR中频放大器AGC检波器OUomUimUR无AGC延迟

3、式AGC控制特性二、增益控制电路举例：１、控制晶体管发射极电流实现增益控制-UC+VCCAu与gm有关gm与IE有关当信号电压↑,使-UC↓，则IE↓,gm↓,Au↓２.差分放大器增益控制电路V2V3差分电路V4V5射极跟随ui0.01μFUC0.01μF2111101.5kΩ360Ω5.1kΩV1V2V3ic1ic2ic31kΩ100ΩV4V51kΩ390Ω0.01μF0.01μF56789+6V-6VuooV1V3共射共基形式ic1=ic2+ic3uo由ic2R(1kΩ)决定若ui↑，ic1↑

4、uo

5、↑→uc↑ic2↑→i

6、c3↓→

7、uo

8、↓７.1.2自动频率控制电路一、工作原理鉴频器UPFVCOuD(t)uC(t)frfo标准频率fo压控振荡器输出当fr=fo时，uo(t)=0，fo不变（?）当fr≠fo时，uD(t)正比于（fo–fr)→uc(t)→fo↑设fo>fr,使（fo–fr)↓，起到振荡频率保持在?二、应用举例调幅波输入混频器中频放大器包络检波器限幅鉴频器低通和放大压控振荡器至低放中心频率＝fi１、调幅收音机中的AFC系统调频振荡器缓冲放大器晶体振荡器混频器限幅鉴频器窄带低通uΩfcfr调制信号调频信号输出２、具有AFC电路的调频发

9、射机框图7.2　锁相环路（PLL-PhaseLockLoop)7.2.1PLL的基本原理－利用相位误差信号　　　　　　　去消除频率误差。１、相位和频率的关系正弦信号：频率相等相位差恒定２、锁相环路工作原理PDLFVCOuD(t)uC(t)输出uo(t)输入信号ui(t)uo(t)PD(PhaseDetector)鉴相器：比较ui、uo的相位输出uD(t)LF(LoopFilter)环路滤波器：滤除高频分量和噪声VCO(VoltageControlOscillater)压控振荡器：产生输出振荡频率wo稳定频率过程：当wi≠wo

10、→jD(t)变化→uc(t)变化→wo最终使wi>wo---锁定(

11、ji-jo

12、=常数)7.2.3锁相环路的捕捉与跟踪过程捕捉过程：失锁=>锁定跟踪过程：锁定=>维持锁定当wi从低频至高频缓慢变化时uD(t)O(捕捉带)失锁wa开始锁定，到wb后又失锁，wo0--未加控制电压时的VCO振荡频率（即uD(t)=0)当wi从高频至低频缓慢变化时uD(t)O(同步带)失锁要到wc才开始锁定，但wi降到wa才又失锁同步带>捕捉带7.2.4集成锁相环路集成PLL分类：电路构成全模拟：模拟PDLFVCO全数字：数字PDLFVCO模拟+数字

13、：数字PD模拟LFVCO用　途通用PLL专用PLLVCO电压控制变容二极各电容→振荡频率射极耦合多谐振荡器频率高积分—施密特触发器多谐振荡频率低图-7.2.10射极耦合多谐振荡器分析初始V1通，C充电，VE2↓V3+VCC（18V）V2V1V4CR1R2u0-+uC(t)I01I0217.3V通>16.8V>17.3V截>16.8V↓V2通，V1截止一、通用型单片集成锁相环路L562最高工作频率—30MHzA1A3A2VCO限幅器鉴相器VCO输出VCO输入偏压基准同步带调节地输入环路滤波器去加重解调输出CVOCVCC12345

14、678910111213141516PD0.01μF解调输出PDA1A2A3VCO限幅器0.01μ0.01μF0.1μ0.01μF0.01μF51Ω51Ω15kΩ11kΩ12kΩ1kΩ1kΩ(10.7MHz)1kΩc4VDD(+18V)c3Ui(t)VCO30pFC5~30p