《反饋控制電路》PPT課件.ppt
《《反饋控制電路》PPT課件.ppt》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《《反饋控制電路》PPT課件.ppt(145頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
第八章反饋控制電路,第一節(jié)自動增益控制電路第二節(jié)自動頻率控制電路第三節(jié)鎖相環(huán)的基本原理第四節(jié)頻率合成器,第8章反饋控制電路,概述以上各章分別介紹了放大電路、振蕩電路、調(diào)制電路和解調(diào)電路。由這些功能電路可以組成一個完整的通信系統(tǒng)或其它電子系統(tǒng),但是這樣組成的系統(tǒng)其性能不一定完善。例如,在調(diào)幅接收機(jī)中,天線上感生的有用信號的強(qiáng)度往往由于電波傳播衰落等原因會有較大的起伏變化,導(dǎo)致放大器輸出信號時強(qiáng)時弱不規(guī)則變化,有時還會造成阻塞。又如,在通信系統(tǒng)中,收發(fā)兩地的載頻應(yīng)保持嚴(yán)格同步,使輸出中頻穩(wěn)定,而要做到這一點(diǎn)也比較困難。,特別是在航空航天電子系統(tǒng)中,由于收、發(fā)設(shè)備是裝在不同的運(yùn)載體上,二者之間存在相對運(yùn)動,必然產(chǎn)生多卜勒效應(yīng),因此引入隨機(jī)頻差。所以,為了提高通信和電子系統(tǒng)的性能指標(biāo),或者實現(xiàn)某些特定的要求,必須采用自動控制方式。由此,各種類型的反饋控制電路便應(yīng)運(yùn)而生了。根據(jù)控制對象參量的不同,反饋控制電路可分為以下三類:自動增益控制(簡稱AGC),自動頻率控制(簡稱AFC)和自動相位控制(簡稱APC)。其中自動相位控制電路又稱為鎖相環(huán)路(簡稱PLL),是應(yīng)用最廣的一種反饋控制電路。,,比較器的作用是將外加參考信號r(t)和反饋信號f(t)進(jìn)行比較,輸出二者的差值即誤差信號e(t),然后經(jīng)過控制信號發(fā)生器送出控制信號c(t),對可控器件的某一特性進(jìn)行控制。,,對于可控器件,或者是其輸入輸出特性受控制信號c(t)的控制(如可控增益放大器),或者是在不加輸入的情況下,本身輸出信號的某一參量受控制信號c(t)的控制(如壓控振蕩器)。,,反饋網(wǎng)絡(luò)的作用是在輸出信號y(t)中提取所需要進(jìn)行比較的分量,并送入比較器。,,誤差信號e(t)和控制信號c(t)一般是電壓??煽仄骷目煽刂铺匦砸话闶窃鲆婊蝾l率,所以輸出信號y(t)的量綱是電壓、頻率或相位。,1參考信號r(t)不變參考信號r(t)恒定為r0假定電路已處于穩(wěn)定狀態(tài),輸入信號x(t)恒定為x0,輸出信號y(t)恒定為y0,誤差信號恒定為e0?,F(xiàn)由于輸入信號x(t)或可控器件本身的特性發(fā)生變化,導(dǎo)致輸出信號y(t)發(fā)生變化,產(chǎn)生一個增量Δy,從而產(chǎn)生一個新的反饋信號f(t),經(jīng)與恒定的參考信號r0比較,必然使誤差信號發(fā)生變化,產(chǎn)生一個增量Δe。誤差信號的變化將使可控器件的特性發(fā)生變化,從而使y(t)變化的方向與原來變化的方向相反,也就是使Δy減小。經(jīng)過不斷地循環(huán)反饋,最后環(huán)路達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài),輸出y(t)趨近于原穩(wěn)定狀態(tài)y0。,2.參考信號r(t)變化由于r(t)變化,無論輸入信號x(t)或可控器件本身特性有無變化,輸出信號y(t)一般均要發(fā)生變化。從y(t)中提取所需分量并經(jīng)反饋后與r(t)比較,如果二者變化規(guī)律不一致或不滿足預(yù)先設(shè)置的規(guī)律,則將產(chǎn)生誤差信號,使y(t)向減小誤差信號的方向變化,最后使y(t)和r(t)的變化趨于一致或滿足預(yù)先設(shè)置的規(guī)律。由此可見,這種反饋控制電路可使輸出信號y(t)跟蹤參考信號r(t)的變化。,第一節(jié)自動增益控制電路,在通信、導(dǎo)航、遙測遙控系統(tǒng)中,由于受發(fā)射功率大小、收發(fā)距離遠(yuǎn)近、電波傳播衰落等各種因素的影響,接收機(jī)所接收的信號強(qiáng)弱變化范圍很大,信號最強(qiáng)時與最弱時可相差幾十分貝。如果接收機(jī)增益不變,則信號太強(qiáng)時會造成接收機(jī)飽和或阻塞,而信號太弱時又可能被丟失。因此,必須采用自動增益控制電路,使接收機(jī)的增益隨輸入信號強(qiáng)弱而變化。這是接收機(jī)中不可缺少的輔助電路。在發(fā)射機(jī)或其它電子設(shè)備中,自動增益控制電路也有廣泛的應(yīng)用。,一、工作原理1電路組成框圖自動增益控制電路是一種在輸入信號幅值變化很大的情況下,通過調(diào)節(jié)可控增益放大器的增益,使輸出信號幅值基本恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化的一種電路,其組成方框圖如下圖所示。,設(shè)輸入信號振幅為Ux,輸出信號振幅為Uy,可控增益放大器增益為KV(uc),即其是控制信號uc的函數(shù),則有:Uy=KV(uc)Ux,在AGC電路里,比較參量是信號電平,所以采用電壓比較器。反饋網(wǎng)絡(luò)由電平檢測器、低通濾波器和直流放大器組成。反饋網(wǎng)絡(luò)檢測出輸出信號振幅電平(平均電平或峰值電平),濾去不需要的較高頻率分量,然后進(jìn)行適當(dāng)放大后與恒定的參考電平UR比較,產(chǎn)生一個誤差信號。,2比較過程,控制信號發(fā)生器在這里可看作是一個比例環(huán)節(jié),增益為k1。若Ux減小而使Uy減小時,環(huán)路產(chǎn)生的控制信號uc將使增益KV增大,從而使Uy趨于增大。,若Ux增大而使Uy增大時,環(huán)路產(chǎn)生的控制信號uc將使增益KV減小,從而使Uy趨于減小。無論何種情況,通過環(huán)路不斷地循環(huán)反饋,都應(yīng)該使輸出信號振幅Uy保持基本不變或僅在較小范圍內(nèi)變化。,3濾波器的作用環(huán)路中的低通濾波器是非常重要的。由于發(fā)射功率變化,距離遠(yuǎn)近變化,電波傳播衰落等引起信號強(qiáng)度的變化是比較緩慢的,所以整個環(huán)路應(yīng)具有低通傳輸特性,這樣才能保證僅對信號電平的緩慢變化有控制作用。尤其當(dāng)輸入為調(diào)幅信號時,為了使調(diào)幅波的有用幅值變化不會被自動增益控制電路的控制作用所抵消(此現(xiàn)象稱為反調(diào)制),必須恰當(dāng)選擇環(huán)路的頻率響應(yīng)特性,使對高于某一頻率的調(diào)制信號的變化無響應(yīng),而僅對低于這一頻率的緩慢變化才有控制作用。這就主要取決于低通濾波器的截止頻率。,三、主要性能指標(biāo)AGC電路的主要性能指標(biāo)有兩個:一是動態(tài)范圍,二是響應(yīng)時間。1.動態(tài)范圍AGC電路是利用電壓誤差信號ue去消除輸出信號振幅Uy與理想電壓振幅Uy0之間電壓誤差的自動控制電路。所以,當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)后,仍會有電壓誤差存在,從對AGC電路的實際要求考慮,一方面希望輸出信號振幅的變化越小越好,即與理想電壓振幅Uy0的誤差越小越好;另一方面也希望容許輸入信號振幅Ux的變化越大越好,也就是說,在給定輸出信號幅值變化范圍內(nèi),容許輸入信號振幅的變化越大,則表明AGC電路的動態(tài)范圍越寬,性能越好。,設(shè)mo是AGC電路限定的輸出信號振幅最大值與最小值之比(輸出動態(tài)范圍),即:,mi為AGC電路容許的輸入信號振幅的最大值與最小值之比(輸入動態(tài)范圍),即:,則有,上式中,KVmax是輸入信號振幅最小時可控增益放大器的增益,顯然,這應(yīng)是它的最大增益。KVmin是輸入信號振幅最大時可控增益放大器的增益,顯然,這應(yīng)是它的最小增益。比值mi/mo越大,表明AGC電路輸入動態(tài)范圍越大,而輸出動態(tài)范圍越小,則AGC性能越佳,這就要求可控增益放大器的增益控制倍數(shù)nV盡可能大。nV也可稱為增益動態(tài)范圍,通常用分貝數(shù)表示。,2響應(yīng)時間AGC電路是通過對可控增益放大器增益的控制來實現(xiàn)對輸出信號振幅變化的限制,而增益的變化又取決于輸入信號振幅的變化。對AGC電路的響應(yīng)時間長度的要求取決于輸入信號Ux的類型和特點(diǎn),根據(jù)響應(yīng)時間長短分別有慢速AGC和快速AGC之分。而響應(yīng)時間長短的調(diào)節(jié)由環(huán)路帶寬決定,主要是低通濾波器的帶寬。低通濾波器帶寬越寬,則響應(yīng)時間越短,但容易出現(xiàn)反調(diào)制現(xiàn)象。,二、電路類型根據(jù)輸入信號的類型、特點(diǎn)以及對控制的要求,AGC電路主要有兩種類型。1簡單AGC電路在簡單AGC電路里,參考電平UR=0。這樣,無論輸入信號振幅Ux大小如何,AGC的作用都會使增益KV減小,從而使輸出信號振幅Uy減小。其輸出特性如圖8-4所示。簡單AGC電路的優(yōu)點(diǎn)是線路簡單,在實用電路里不需要電壓比較器;缺點(diǎn)是對微弱信號的接收很不利,因為輸入信號振幅很小時,放大器的增益仍會受到反饋控制而有所減小,從而使接收靈敏度降低。所以,簡單AGC電路適用于輸入信號振幅較大的場合。,8–4,2.延遲AGC電路在延遲AGC電路里有一個起控門限,即比較器參考電平UR。由式(8.3.5)可知,它對應(yīng)的輸入信號振幅即為Uxmin。當(dāng)輸入信號Ux小于Uxmin時,反饋環(huán)路斷開,AGC不起作用,放大器增益KV不變,輸出信號Uy與輸入信號Ux成線性關(guān)系。當(dāng)Ux大于Uxmin后,反饋環(huán)路接通,AGC電路開始產(chǎn)生誤差信號和控制信號,使放大器增益KV有所減小,保持輸出信號Uy基本恒定或僅有微小變化。,8–5,當(dāng)輸入信號Ux大于Uxmax后,AGC作用消失??梢?Uxmin與Uxmax區(qū)間即為所容許的輸入信號的動態(tài)范圍,Uymin與Uymax區(qū)間即為對應(yīng)的輸出信號的動態(tài)范圍。這種AGC電路由于需要延遲到Ux>Uxmin之后才開始控制作用,故稱為延遲AGC?!把舆t”二字不是指時間上的延遲。,圖8-6延遲AGC電路,3.前置AGC、后置AGC與基帶AGC前置AGC是指AGC處于解調(diào)以前,由高頻(或中頻)信號中提取檢測信號,通過檢波和直流放大,控制高頻(或中頻)放大器的增益。后置AGC是解調(diào)后提取檢測信號來控制高頻(或中頻)放大器的增益?;鶐GC是整個AGC電路均在解調(diào)后的基帶進(jìn)行處理。,第二節(jié)自動頻率控制電路,一、工作原理自動頻率控制(AFC)電路由頻率比較器、低通濾波器和可控頻率器件三部分組成,其方框圖如圖8-7所示。AFC電路的控制參量是頻率。頻率比較器通常有兩種,一種是鑒頻器,另一種是混頻—鑒頻器。在前一種情況,鑒頻器的中心角頻率ω0起參考信號ωr的作用。在后一種情況,本振信號(角頻率為ωL)先與輸出信號(角頻率為ωy)進(jìn)行混頻,然后再進(jìn)行鑒頻。參考信號ωr=ω0+ωL。,8-7,頻率比較器輸出的誤差信號ue是電壓信號,送入低通濾波器后取出緩變控制信號uc??煽仡l率器件通常是壓控振蕩器(VCO),其輸出振蕩角頻率可寫成:ωy(t)=ωy0+kcuc(t),二、主要性能指標(biāo)對于AFC電路,主要性能指標(biāo)是其暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)以及跟蹤特性。1.暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)根據(jù)圖8-7,可求得AFC電路的閉環(huán)傳遞函數(shù):T(s)=由此得到輸出信號角頻率的拉氏變換式:,對上式求拉氏反變換,即可得到AFC電路的時域響應(yīng),包括暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。,2跟蹤特性根據(jù)圖8-7,可求得AFC電路的誤差傳遞函數(shù):Te(s)=要注意的是,這里的Te(s)是誤差角頻率Ωe(s)與參考角頻率Ωr(s)之比,而不是鑒相器輸出誤差電壓ue(s)與Ωr(s)之比,因為我們在AFC電路里關(guān)心的參量主要是角頻率。,AFC電路中誤差角頻率ωe的時域穩(wěn)態(tài)誤差值:ωe∞=,三、應(yīng)用AFC電路應(yīng)用較廣,擇其主要簡介如下。1在調(diào)幅接收機(jī)中用于穩(wěn)定中頻頻率超外差式接收機(jī)是一種主要的現(xiàn)代接收系統(tǒng)。它是利用混頻器將不同載頻的高頻已調(diào)波信號先變成載頻為固定中頻的已調(diào)波信號,再進(jìn)行中頻放大和解調(diào)。其整機(jī)增益和選擇性主要取決于中頻放大器的性能,所以,這就要求中頻頻率穩(wěn)定,為此常采用AFC電路。,8–8,在正常工作情況下,接收信號載頻為ωc,相應(yīng)的本機(jī)振蕩信號角頻率為ωL,混頻后輸出中頻角頻率為ωI=ωL-ωc。,8–8,如果由于某種原因,本振角頻率發(fā)生偏移ΔωL而變成ωL+ΔωL,則混頻后的中頻將變成ωI+ΔωL。此中頻信號經(jīng)中放后送給鑒頻器,鑒頻器將產(chǎn)生相應(yīng)的誤差電壓ue,經(jīng)低通濾波后控制本振的角頻率ωL,使其向相反方向變化,從而使混頻后的中頻也向相反方向變化,經(jīng)過不斷地循環(huán)反饋,系統(tǒng)達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài),實際中頻與ωI的偏離值將遠(yuǎn)小于ΔωL,從而實現(xiàn)了穩(wěn)定中頻的目的。,第三節(jié)鎖相環(huán)路,AFC電路是以消除頻率誤差為目的的反饋控制電路。由于它的基本原理是利用頻率誤差電壓去消除頻率誤差,所以當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)之后,必然有剩余頻率誤差存在,即頻差不可能為零。這是一個不可克服的缺點(diǎn)。鎖相環(huán)路也是一種以消除頻率誤差為目的的反饋控制電路。但它的基本原理是利用相位誤差電壓去消除頻率誤差,所以當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)之后,雖然有剩余相位誤差存在,但頻率誤差可以降低到零,從而實現(xiàn)無頻差的頻率跟蹤和相位跟蹤。而且,鎖相環(huán)還具有可以不用電感線圈、易于集成化、性能優(yōu)越等許多優(yōu)點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、制導(dǎo)、導(dǎo)航、儀表和電機(jī)等方面。,一、工作原理鎖相環(huán)路主要由鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LF)和壓控振蕩器(VCO)三部分組成,如圖8-10所示。被控參量是相位。設(shè)旋轉(zhuǎn)矢量和分別表示鑒相器輸入?yún)⒖夹盘杣i(t)和壓控振蕩器輸出信號uy(t),它們的瞬時角速度和瞬時角位移分別為ωi(t)、ωy(t)和φi(t)、φy(t)。顯然,只有當(dāng)兩個旋轉(zhuǎn)矢量以相同角速度(即ωi=ωy)旋轉(zhuǎn)時,它們之間的相位差才能保持恒定值。,8–10,設(shè)旋轉(zhuǎn)矢量和分別表示鑒相器輸入?yún)⒖夹盘杣i(t)和壓控振蕩器輸出信號uy(t),它們的瞬時角速度和瞬時角位移分別為ωi(t)、ωy(t)和φi(t)、φy(t)。顯然,只有當(dāng)兩個旋轉(zhuǎn)矢量以相同角速度(即ωi=ωy)旋轉(zhuǎn)時,它們之間的相位差才能保持恒定值。,8–10,鑒相器將此恒定相位差變換成對應(yīng)的直流電壓,去控制VCO的振蕩角頻率ωy,使其穩(wěn)定地振蕩在與輸入?yún)⒖夹盘栂嗤慕穷l率ωi上。這種情況稱之為鎖定。反之,兩者角頻率不相等,相位差不恒定,則稱為失鎖。,8–10,若某種因素使ωy偏離了ωi,比如說,ωy<ωi,則比旋轉(zhuǎn)得慢一些,瞬時相位差[φi(t)-φy(t)]將隨時間增大,則鑒相器產(chǎn)生的誤差電壓也相應(yīng)變化。該誤差電壓通過環(huán)路濾波器(實際上是一個低通濾波器)后,作為控制電壓調(diào)整VCO的振蕩角頻率,使其增大,因而瞬時相位差也將減小。,8–10,經(jīng)過不斷地循環(huán)反饋,量的旋轉(zhuǎn)角速度逐漸加快,直到與旋轉(zhuǎn)角速度相同,重新實現(xiàn)ωy=ωi,這時環(huán)路再次鎖定,瞬時相位差為恒值,鑒相器輸出恒定的誤差電壓。,二、基本環(huán)路方程為了建立鎖相環(huán)路的數(shù)學(xué)模型,需要先求出鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器的數(shù)學(xué)模型。1.鑒相器設(shè)鑒相器輸入?yún)⒖夹盘杣i(t)和VCO輸出信號uy(t)均為單頻正弦波。一般情況下,這兩個信號的頻率是不同的。,設(shè)ωy0和(ωy0t+φy0)分別是VCO未加控制電壓時的中心振蕩角頻率和相位,其中φy0是初相位,又φ1(t)和φ2(t)分別是ui(t)和uy(t)與未加控制電壓時VCO輸出信號的相位差。即:φ1(t)=φi(t)-(ωy0t+φy0)φ2(t)=φy(t)-(ωy0t+φy0)所以,φ1(t)-φ2(t)=φi(t)-φy(t)若鑒相器采用模擬乘法器組成的乘積型鑒相器,根據(jù)鑒相特性和上式,其輸出誤差電壓為:,ud(t)=Udsin[φ1(t)-φ2(t)]=Udsinφe(t),2、環(huán)路濾波器LF,環(huán)路濾波器具有低通特性,其主要作用是濾除鑒相器輸出端的高頻分量和噪聲,經(jīng)LF后得到一個平均電壓用來控制VCO的頻率變化,常見的濾波器有以下幾種形式。,vd(t),vc(t),RC積分濾波器,vd(t),vc(t),無源比例積分濾波器,vd(t),vc(t),有源比例積分濾波器,①RC積分濾波器,傳輸函數(shù):,②無源比例積分濾波器,③有源比例積分濾波器,如果將F(s)中的s用微分算子p替代,可寫出濾波器的輸出電壓與輸入信號之間的微分方程:,,其中,為微分算子,由上式可得環(huán)路濾波器的電路模型如右圖所示。,3壓控振蕩器在有限的控制電壓范圍內(nèi),VCO的振蕩角頻率ωy(t)與其控制電壓可寫成線性關(guān)系,有:ωy(t)=ωy0+kcuc(t)其中kc為壓控靈敏度,是一常數(shù)。因此,VCO輸出信號uy(t)的相位:,所以,φ2(t)=kc∫t0uc(t)dt可見,雖然VCO的振蕩角頻率ωy(t)與控制電壓uc(t)成線性關(guān)系,但其瞬時相位變化φ2(t)與uc(t)卻是積分關(guān)系。因此對于鎖相環(huán)路來說,VCO被視為一個積分器。若用積分算子來表示,則上式可寫成:φ2(t)=kc,4環(huán)路相位模型按照前面所確立的鑒相器、環(huán)路濾波器和VCO的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)圖8-10的方框圖,可建立鎖相環(huán)路的相位模型如圖8-19所示,并可寫出一個統(tǒng)一的方程式:φe(t)=φ1(t)-φ2(t)=φ1(t)-,對上式兩邊微分,可得到:pφe(t)=pφ1(t)-kckbH(p)sinφe(t)稱為基本環(huán)路方程。,8–19,基本環(huán)路方程的意義在于它從數(shù)學(xué)上描述了鎖相環(huán)路相位調(diào)節(jié)的動態(tài)過程,說明了在環(huán)路閉合以后,任何時刻的瞬時頻差都等于固有頻差減去控制頻差。當(dāng)環(huán)路鎖定時,瞬時頻差為零,控制頻差與固有頻差相等,相位誤差φe(t)為一常數(shù),用φe∞表示,稱為穩(wěn)態(tài)相位誤差。,由于基本環(huán)路方程中包含了正弦函數(shù),所以是一個非線性微分方程。因為VCO作為積分器其階數(shù)是1,所以微分方程的最高階數(shù)取決于環(huán)路濾波器的階數(shù)加1。一般情況下,環(huán)路濾波器用一階電路實現(xiàn),所以相應(yīng)的基本環(huán)路方程是二階非線性微分方程。基本環(huán)路方程是分析和設(shè)計鎖相環(huán)路的基礎(chǔ)。,三、鎖相環(huán)工作過程的定性分析1.鎖定狀態(tài)當(dāng)在環(huán)路的作用下,調(diào)整控制頻差等于固有頻差時,瞬時相差θe(t)趨向于一個固定值,并一直保持下去,即滿足,(8―37),鎖定時的環(huán)路方程為,(8―38),(8―39),從中解得穩(wěn)態(tài)相差,鎖定正是在由穩(wěn)態(tài)相差θe(∞)產(chǎn)生的直流控制電壓作用下,強(qiáng)制使VCO的振蕩角頻率ωv相對于ω0偏移了Δω0而與參考角頻率ωr相等的結(jié)果。即,(8―40),2.跟蹤過程當(dāng)VCO控制頻差Δωv大得足以補(bǔ)償固有頻差Δω0時,環(huán)路維持鎖定,因而有如果繼續(xù)增大Δω0,使|Δω0|>K0UdF(j0),則環(huán)路失鎖(ωv≠ωr)。因此,我們把環(huán)路能夠繼續(xù)維持鎖定狀態(tài)的最大固有頻差定義為環(huán)路的同步帶:,故,(8―41),3.失鎖狀態(tài)失鎖狀態(tài)就是瞬時頻差(ωr-ωv)總不為零的狀態(tài)。這時,鑒相器輸出電壓ud(t)為一上下不對稱的穩(wěn)定差拍波,其平均分量為一恒定的直流。這一恒定的直流電壓通過環(huán)路濾波器的作用使VCO的平均頻率ωv(振蕩頻率)偏離ω0(固有振蕩頻率)向ωr(參考信號頻率)靠攏,這就是環(huán)路的頻率牽引效應(yīng)。,4.捕獲過程開機(jī)時,鑒相器輸入端兩信號之間存在著起始頻差(即固有頻差)Δω0,其相位差Δω0t。因此,鑒相器輸出的是一個角頻率等于頻差Δω0的差拍信號,即,(8―42),若Δω0很大,ud(t)差拍信號的拍頻很高,易受環(huán)路濾波器抑制,這樣加到VCO輸入端的控制電壓uc(t)很小,控制頻差建立不起來,ud(t)仍是一個上下接近對稱的穩(wěn)定差拍波,環(huán)路不能入鎖。,圖8―20頻率捕獲鎖定示意圖,環(huán)路能否發(fā)生捕獲是與固有頻差的Δω0大小有關(guān)。只有當(dāng)|Δω0|小到某一頻率范圍時,環(huán)路才能捕獲入鎖,這一范圍稱為環(huán)路的捕獲帶Δωp。它定義為在失鎖狀態(tài)下能使環(huán)路經(jīng)頻率牽引,最終鎖定的最大固有頻差|Δω0|max,即,(8―43),四、鎖相環(huán)路的線性分析鎖相環(huán)路線性分析的前提是環(huán)路同步,線性分析實際上是鑒相器的線性化。雖然壓控振蕩器也可能是非線性的,但只要恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計與使用就可以做到控制特性線性化。鑒相器在具有三角波和鋸齒波鑒相特性時具有較大的線性范圍。而對于正弦型鑒相特性。當(dāng)|θe|≤π/6時,可把原點(diǎn)附近的特性曲線視為斜率為Kd的直線,如圖8―21所示。因此,式(8―21)可寫成,(8―44),圖8―21正弦鑒相器線性化特性曲線,圖8―22線性化鑒相器的模型,用Kdθe(t)取代基本方程式(8―35)中的Udsinθe(t)可得到環(huán)路的線性基本方程,(8―45),(8―46),或,式中,K=K0Kd稱為環(huán)路增益。K的量綱為頻率。式(8―46)相應(yīng)的鎖相環(huán)線性相位模型如圖8―23所示。,圖8―23鎖相環(huán)的線性相位模型(時域),對式(8―46)兩邊取拉氏變換,就可以得到相應(yīng)的復(fù)頻域中的線性相位模型,如圖8―24所示。,圖8―24鎖相環(huán)的線性相位模型(復(fù)頻域),環(huán)路的相位傳遞函數(shù)有三種,用于研究環(huán)路不同的響應(yīng)函數(shù)。(1)開環(huán)傳遞函數(shù)研究開環(huán)(θe(t)=θ1(t))時,由輸入相位θ1(t)所引起的輸出相位θ2(t)的響應(yīng),為,開環(huán),(8―47),(2)閉環(huán)傳遞函數(shù)研究閉環(huán)時,由θ1(t)引起輸出相位θ2(t)的響應(yīng),為,(8―48),(3)誤差傳遞函數(shù)研究閉環(huán)時,由θ1(t)所引起的誤差響應(yīng)θe(t),為,(8―49),Ho(s)、H(s)、He(s)是研究鎖相環(huán)路同步性能最常用的三個傳遞函數(shù),三者之間存在如下關(guān)系:,(8―50),(8―51),表8―1列出了采用無源比例積分濾波器和理想積分濾波器(即A很高時的有源比例積分濾波器)的環(huán)路傳遞函數(shù)。,表8―1,表8―2,表8-2列出了系統(tǒng)參數(shù)x、wn表示的傳遞函數(shù)及x、wn與電路對數(shù)K、t1和t2的關(guān)系,1.跟蹤特性鎖相環(huán)的一個重要特點(diǎn)是對輸入信號相位的跟蹤能力。衡量跟蹤性能好壞的指標(biāo)是跟蹤相位誤差,即相位誤差函數(shù)θe(t)的暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。其中暫態(tài)響應(yīng)用來描述跟蹤速度的快慢及跟蹤過程中相位誤差波動的大小。穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是當(dāng)t→∞時的相位誤差值,表征了系統(tǒng)的跟蹤精度。,在給定鎖相環(huán)路之后,根據(jù)式(8―49)可以計算出復(fù)頻域中相位誤差函數(shù)θe(s),對其進(jìn)行拉氏反變換,就可以得到時域誤差函數(shù)θe(t)。下面我們分析理想二階環(huán)對于頻率階躍信號的暫態(tài)誤差響應(yīng)。當(dāng)輸入?yún)⒖夹盘柕念l率在t=0時有一階躍變化,即,(8―52),其對應(yīng)的輸入相位,(8―53),(8―54),則,(8―55),進(jìn)行拉氏反變換,得當(dāng)ξ>1時,,當(dāng)ξ=1時,,當(dāng)0<ξ<1時,,(8―56c),(8―56b),(8―56a),式(8―56)相應(yīng)的響應(yīng)曲線如圖8―25所示。由圖可見:(1)暫態(tài)過程的性質(zhì)由ξ決定。當(dāng)ξ<1時,暫態(tài)過程是衰減振蕩,環(huán)路處于欠阻尼狀態(tài);當(dāng)ξ>1時,暫態(tài)過程按指數(shù)衰減,盡管可能有過沖,但不會在穩(wěn)態(tài)值附近多次擺動,環(huán)路處于過阻尼狀態(tài);當(dāng)ξ=1時,環(huán)路處于臨界阻尼狀態(tài),其暫態(tài)過程沒有振蕩。,(2)當(dāng)ξ<1時,暫態(tài)過程的振蕩頻率為(1-ξ2)1/2ωn。若ξ=0,則振蕩頻率等于ωn。所以ωn作為無阻尼自由振蕩角頻率的物理意義很明確。(3)由圖可見,二階環(huán)的暫態(tài)過程有過沖現(xiàn)象,過沖量的大小與ξ值有關(guān)。ξ越小,過沖量越大,環(huán)路相對穩(wěn)定性越差。(4)暫態(tài)過程是逐步衰減的,至于衰減到多少才認(rèn)為暫態(tài)過程結(jié)束,完全取決于如何選擇暫態(tài)結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)。,圖8―25理想二階環(huán)對輸入頻率階躍的相位誤差響應(yīng)曲線,圖8―25理想二階環(huán)對輸入頻率階躍的相位誤差響應(yīng)曲線,(4)暫態(tài)過程是逐步衰減的,至于衰減到多少才認(rèn)為暫態(tài)過程結(jié)束,完全取決于如何選擇暫態(tài)結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)。穩(wěn)態(tài)相位誤差是用來描述環(huán)路最終能否跟蹤輸入信號的相位變化及跟蹤精度與環(huán)路參數(shù)之間的關(guān)系。求解穩(wěn)態(tài)相差θe(∞)的方法有兩種:(1)由前面求出的θe(t),令t→∞即可求出,(2)利用拉氏變換的終值定理,直接從θe(s)求出,(8―57),表8―3,由此可見(1)同環(huán)路對不同輸入的跟蹤能力不同,輸入變化越快,跟蹤性能越差,θe(∞)=∞意味著環(huán)路不能跟蹤。(2)同一輸入,采用不同環(huán)路濾波器的環(huán)路的跟蹤性能不同??梢姯h(huán)路濾波器對改善環(huán)路跟蹤性能的作用。(3)同是二階環(huán),對同一信號的跟蹤能力與環(huán)路的“型”有關(guān)(即環(huán)內(nèi)理想積分因子1/s的個數(shù))。(4)理想二階環(huán)(二階Ⅱ型)跟蹤頻率斜升信號的穩(wěn)態(tài)相位誤差與掃瞄速率R成正比。,圖8-26閉環(huán)幅頻特性,2.頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)是決定鎖相環(huán)對信號和噪聲過濾性能好壞的重要特性,由此可以判斷環(huán)路的穩(wěn)定性,并進(jìn)行校正。采用RC積分濾波器,其傳遞函數(shù)如式(8―29)所示,則閉環(huán)傳遞函數(shù)為,(8―58),相應(yīng)的幅頻特性為,(8―59),阻尼系數(shù)ξ取不同值時畫出的幅頻特性曲線如圖8―26所示,可見具有低通濾波特性。環(huán)路帶寬BW0.7可令式(8―59)等于0.707后求得,(8―60),調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)ξ和自然諧振角頻率ωn可以改變帶寬,調(diào)節(jié)ξ還可以改變曲線的形狀。當(dāng)ξ=0.707時,曲線最平坦,相應(yīng)的帶寬為,(8―61),五、鎖相環(huán)路的應(yīng)用由以上的討論已知,鎖相環(huán)路具有以下幾個重要特性:(1)環(huán)路鎖定后,沒有剩余頻差。壓控振蕩器的輸出頻率嚴(yán)格等于輸入信號的頻率。(2)跟蹤特性。環(huán)路鎖定后,當(dāng)輸入信號頻率ωi稍有變化時,VCO的頻率立即發(fā)生相應(yīng)的變化,最終使VCO輸入頻率ωr=ωi。,(3)濾波特性。鎖相環(huán)通過環(huán)路濾波器的作用,具有窄帶濾波特性,能夠?qū)⒒爝M(jìn)輸入信號中的噪聲和雜散干擾濾除。(4)易于集成化。組成環(huán)路的基本部件都易于采用模擬集成電路。環(huán)路實現(xiàn)數(shù)字化后,更易于采用數(shù)字集成電路。,下面介紹鎖相環(huán)的幾種應(yīng)用。1.鎖相環(huán)路的調(diào)頻與解調(diào)用鎖相環(huán)調(diào)頻,能夠得到中心頻率高度穩(wěn)定的調(diào)頻信號,圖8―27是這種方法的方框圖。,圖8―27鎖相環(huán)路調(diào)頻器方框圖,調(diào)制跟蹤鎖相環(huán)本身就是一個調(diào)頻解調(diào)器。它利用鎖相環(huán)路良好的調(diào)制跟蹤特性,使鎖相環(huán)路跟蹤輸入調(diào)頻信號瞬時相位的變化,從而使VCO控制端獲得解調(diào)輸出。鎖相環(huán)鑒頻器的組成如圖8―28所示。,圖8―28鎖相鑒頻器,設(shè)輸入的調(diào)頻信號為其調(diào)制信號為uΩ(t)=UΩcosΩt,mf為調(diào)頻指數(shù)。同時假設(shè)環(huán)路處于線性跟蹤狀態(tài),且輸入載頻ωi等于VCO自由振蕩頻率ω0,則可得到調(diào)頻波的瞬時相位為現(xiàn)以VCO控制電壓uc(t)作為解調(diào)輸出,那么可先求出環(huán)路的輸出相位θ2(t),再根據(jù)VCO控制特性θ2(t)=K0uc(t)/p,不難求得解調(diào)輸出信號uc(t)。,(8―62),(8―63),設(shè)鎖相環(huán)路的閉環(huán)頻率響應(yīng)為H(jΩ),則輸出相位為,(8―64),因而解調(diào)輸出電壓為,(8―65),式中Δωm為調(diào)頻信號的最大頻偏。對于設(shè)計良好的調(diào)制跟蹤鎖相環(huán),在調(diào)制頻率范圍內(nèi)|H(jΩ)|≈1,相移∠H(jΩ)也很小。因此,uc(t)確是良好的調(diào)頻解調(diào)輸出。各種通用鎖相環(huán)集成電路都可以構(gòu)成調(diào)頻解調(diào)器。圖8―29為用NE562集成鎖相環(huán)構(gòu)成的調(diào)頻解調(diào)器。,圖8―29NE562調(diào)頻解調(diào)器,2.同步檢波器如果鎖相環(huán)路的輸入電壓是調(diào)幅波,只有幅度變化而無相位變化,則由于鎖相環(huán)路只能跟蹤輸入信號的相位變化,所以環(huán)路輸出得不到原調(diào)制信號,而只能得到等幅波。用鎖相環(huán)對調(diào)幅信號進(jìn)行解調(diào),實際上是利用鎖相環(huán)路提供一個穩(wěn)定度高的載波信號電壓,與調(diào)頻波在非線性器件中乘積檢波,輸出的就是原調(diào)制信號。AM信號頻譜中,除包含調(diào)制信號的邊帶外,還含有較強(qiáng)的載波分量,使用載波跟蹤環(huán)可將載波分量提取出來,再經(jīng)90移相,可用作同步檢波器的相干載波。這種同步檢波器如圖8―30所示。,圖8―30AM信號同步檢波器,設(shè)輸入信號為,(8―66),輸入信號中載波分量為Uicosωit,用載波跟蹤環(huán)提取后輸出為uo(t)=Uocos(ωit+θ0),經(jīng)90移相后,得到相干載波,將ur(t)與ui(t)相乘,濾除2ωi分量,得到的輸出信號就是恢復(fù)出來的調(diào)制信號。鎖相環(huán)路除了以上的應(yīng)用外,還可廣泛地應(yīng)用于電視機(jī)彩色副載波提取,調(diào)頻立體聲解碼、電機(jī)轉(zhuǎn)速控制、微波頻率源、鎖相接收機(jī)、移相器、位同步、以及各種調(diào)制方式的調(diào)制器和解調(diào)器、頻率合成器等。,第四節(jié)頻率合成器,一、頻率合成器及其技術(shù)指標(biāo)1.頻率范圍頻率范圍是指頻率合成器輸出的最低頻率fomin和最高頻率fomax之間的變化范圍,也可用覆蓋系數(shù)k=fomax/fomin表示(k又稱之為波段系數(shù))。如果覆蓋系數(shù)k>2~3時,整個頻段可以劃分為幾個分波段。在頻率合成器中,分波段的覆蓋系數(shù)一般取決于壓控振蕩器的特性。,2.頻率間隔(頻率分辨率)頻率合成器的輸出是不連續(xù)的。兩個相鄰頻率之間的最小間隔,就是頻率間隔。頻率間隔又稱為頻率分辨率。不同用途的頻率合成器,對頻率間隔的要求是不相同的。對短波單邊帶通信來說,現(xiàn)在多取頻率間隔為100Hz,有的甚至取10Hz、1Hz乃至0.1Hz。對超短波通信來說,頻率間隔多取50kHz、25kHz等。在一些測量儀器中,其頻率間隔可達(dá)兆赫茲量級。,3.頻率轉(zhuǎn)換時間頻率轉(zhuǎn)換時間是指頻率合成器從某一個頻率轉(zhuǎn)換到另一個頻率,并達(dá)到穩(wěn)定所需要的時間。它與采用的頻率合成方法有密切的關(guān)系。4.準(zhǔn)確度與頻率穩(wěn)定度頻率準(zhǔn)確度是指頻率合成器工作頻率偏離規(guī)定頻率的數(shù)值,即頻率誤差。而頻率穩(wěn)定度是指在規(guī)定的時間間隔內(nèi),頻率合成器頻率偏離規(guī)定頻率相對變化的大小。,5.頻譜純度影響頻率合成器頻譜純度的因素主要有兩個,一是相位噪聲,二是寄生干擾。相位噪聲是瞬間頻率穩(wěn)定度的頻域表示,在頻譜上呈現(xiàn)為主譜兩邊的連續(xù)噪聲,如圖8-31所示。,圖8―31頻率合成器的頻譜,二、頻率合成器的類型頻率合成器可分為直接式頻率合成器,間接式(或鎖相)頻率合成器和直接式數(shù)字頻率合成器。1.直接式頻率合成器(DS)直接式頻率合成器是最先出現(xiàn)的一種合成器類型的頻率信號源。這種頻率合成器原理簡單,易于實現(xiàn)。其合成方法大致可分為兩種基本類型:一種是所謂非相關(guān)合成方法(多個頻率源);另一種稱為相關(guān)合成方法(一個頻率源)。,2.間接式頻率合成器(IS)間接式頻率合成器又稱為鎖相頻率合成器。鎖相頻率合成器是目前應(yīng)用最廣的頻率合成器,也是本節(jié)主要介紹的內(nèi)容。直接式頻率合成器中所固有的那些缺點(diǎn),如體積大、成本高、輸出端出現(xiàn)寄生頻率等,在鎖相頻率合成器中就大大減少了?;镜逆i相頻率合成器如圖8―32所示。當(dāng)鎖相環(huán)鎖定后,相位檢波器兩輸入端的頻率是相同的,即,(8―67),fr=fd,圖8―32基本鎖相頻率合成器,VCO輸出頻率fo經(jīng)N分頻得到,(8―68),所以輸出頻率是參考頻率fr的整數(shù)倍,即,(8―69),f0=Nfr,轉(zhuǎn)換時間取決于鎖相環(huán)的非線性性能,精確的表達(dá)式目前還難以導(dǎo)出,工程上常用的經(jīng)驗公式為轉(zhuǎn)換時間大約等于25個參考頻率的周期。分辨率與轉(zhuǎn)換時間成反比。例如fr=10Hz,則fs=2.5s,這顯然難以滿足系統(tǒng)的要求。,(8―70),r,固定分頻器的工作頻率明顯高于可變分頻比,超高速器件的上限頻率可達(dá)千兆赫茲以上。若在可變分頻器之前串接一固定分頻器的前置分頻器,則可大大提高VCO的工作頻率,如圖8―33所示。前置分頻器的分頻比為M,則可得,(8―71),r,圖8―33有前置分頻器的鎖相頻率合成器,圖8―34下變鎖相頻率合成器,混頻后用低通濾波器取出差頻分量,分頻器輸出頻率為,(8―72),(8―73),因此,3.直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)直接數(shù)字式頻率合成器是近年來發(fā)展非常迅速的一種器件,它采用全數(shù)字技術(shù),具有分辨率高、頻率轉(zhuǎn)換時間短、相位噪聲低等特點(diǎn),并具有很強(qiáng)的調(diào)制功能和其它功能。當(dāng)最低有效位為1加到相位累加器時,產(chǎn)生最低的頻率,在時鐘fc的作用下,經(jīng)過了N位累加器的2N個狀態(tài),輸出頻率為fc/2N。加任意的M值到累加器,則DDS的輸出頻率為,(8―74),圖8―35DDS的組成框圖,DDS有如下特點(diǎn):(1)頻率轉(zhuǎn)換時間短,可達(dá)毫微秒級,這主要取決于累加器中數(shù)字電路的門延遲時間;(2)分辨率高,可達(dá)到毫赫茲級,這取決于累加器的字長N和參考時鐘fc。(3)頻率變換時相位連續(xù);(4)有非常小的相位噪聲。(5)輸出頻帶寬,一般其輸出頻率約為fc的40%以內(nèi);(6)具有很強(qiáng)的調(diào)制功能。,在PLL頻率合成器中,設(shè)計時要考慮的因素有:(1)頻率分辨率及頻率步長;(2)建立時間;(3)調(diào)諧范圍(帶寬);(4)相位噪聲和雜散(譜純度);(5)成本、復(fù)雜度和功能。,在DDS頻率合成器中,設(shè)計時要考慮的因素有:(1)時鐘頻率(帶寬);(2)雜散(譜純度);(3)成本、復(fù)雜度和功能。,DDS的雜散主要是由DAC的誤差和離散抽樣值的量化近視引起的,改善DDS雜散的方法有:(1)增加DAC的位數(shù),DAC的位數(shù)增加一位,雜散電平降低6dB;(2)增加有效相位數(shù),每增加一位,雜散電平降低8dB;(3)設(shè)計性能良好的濾波器。,DDS和PLL這兩種頻率合成方式不同,各有其獨(dú)有的特點(diǎn),不能相互代替,但可以相互補(bǔ)充。將這兩種技術(shù)相結(jié)合,可以達(dá)到單一技術(shù)難以達(dá)到的結(jié)果。圖8―36是DDS驅(qū)動PLL頻率合成器,這種頻率合成器由DDS產(chǎn)生分辨率高的低頻信號,將DDS的輸出送入一倍頻—混頻PLL,其輸出頻率為,(8―75),其輸出頻率范圍是DDS輸出頻率的N倍,因而輸出帶寬,分辨率高,可達(dá)1Hz以下。這種頻率合成器取決于DDS的分辨率和PLL的倍頻次數(shù)。其轉(zhuǎn)換時間快,是由于PLL是固定的倍頻環(huán),環(huán)路帶寬可以較大,因而建立時間就快,可達(dá)微秒級;N不大時,相位噪聲和雜散都可以較低。,圖8―36DDS驅(qū)動PLL頻率合成器,圖8―37是AD公司生產(chǎn)的DDS芯片AD7008,其時鐘頻率有20MHz和50MHz兩種,相位累加器長度N=32。它不僅可以用于頻率合成,而且具有很強(qiáng)的調(diào)制功能,可以完成各種數(shù)字和模擬調(diào)制功能,如AM、PM、FM、ASK、PSK、FSK、MSK、QPSK、QAM等調(diào)制方式。,圖8―37AD7008框圖,三、鎖相頻率合成器1.單環(huán)鎖相頻率合成器基本的單環(huán)鎖相頻率合成器的構(gòu)成如圖8―32所示。環(huán)中的N分頻器采用可編程的程序分頻器,合成器輸出頻率為式中fr為參考頻率,通常是用高穩(wěn)定度的晶體振蕩器產(chǎn)生,經(jīng)過固定分頻比的參考分頻之后獲得的。這種合成器的分辨率為fr。,(8―76),設(shè)鑒相器的增益為Kd,環(huán)路濾波器的傳遞函數(shù)為F(s),壓控振蕩器的增益系數(shù)為K0,則可得單環(huán)鎖相頻率合成器的線性相位模型,如圖8―38所示。圖中,,(8―77),(8―78),圖8―38單環(huán)頻率合成器線性相位模型,由輸出相位θ2(s)和輸入相位θ1(s)可得閉環(huán)傳遞函數(shù)是,(8―79),式中K′=KdK0/N。因為相位是頻率的時間積分,故同樣的傳遞函數(shù)也可說明輸入頻率(即參考頻率)fr(s)和輸出頻率fv(s)之間的關(guān)系。誤差傳遞函數(shù),(8―80),將式(8―79)和式(8―80)與式(8―48)和式(8―49)相比較,單環(huán)鎖相頻率合成器的傳遞函數(shù)與線性鎖相環(huán)的傳遞函數(shù)有如下關(guān)系:,(8―81),圖8―39(a)是通用型單片集成鎖相環(huán)L562(NE562)和國產(chǎn)T216可編程除10分頻器構(gòu)成的單環(huán)鎖相環(huán)頻率合成器,它可完成10以內(nèi)的鎖相倍頻,即可得到1~10倍的輸入信號頻率輸出,圖8―39(b)為L562的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。,圖8―39L562的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(a)L562頻率合成器;(b)L562內(nèi)部框圖,2.變模分頻鎖相頻率合成器在基本的單環(huán)鎖相頻率合成器中,VCO的輸出頻率是直接加到可編程分頻器上的。目前可編程分頻器還不能工作到很高的頻率上,這就限制了這種合成器的應(yīng)用。加前置分頻器后固然能提高合成器的工作頻率,但這是以降低頻率分辨率為代價的。圖8―40為采用雙模分頻器的鎖相頻率合成器的組成框圖。,圖8―40雙模分頻鎖相頻率合成器,模分頻器有兩個分頻模數(shù),當(dāng)模式控制為高電平時分頻模數(shù)為V+1,當(dāng)模式控制為低電平時分頻模式為V。雙模分頻器的輸出同時驅(qū)動兩個可編程分頻器,它們分別預(yù)置在N1和N2,并進(jìn)行減法計數(shù)。在一個完整的周期中,輸入的周期數(shù)為,假若V=10,則,(8―82),(8―83),四、集成鎖相環(huán)頻率合成器集成鎖相頻率合成器是一種專用鎖相電路。它是發(fā)展很快、采用新工藝多的專用集成電路。它將參考分頻器、參考振蕩器、數(shù)字鑒相器、各種邏輯控制電路等部件集成在一個或幾個單元中,以構(gòu)成集成頻率合成器的電路系統(tǒng)。,1.MC145146-1MC145146-1是一塊20腳陶瓷或塑料封裝的,由四位總線輸入、鎖存器選通和地址線編程的大規(guī)模單片集成鎖相雙模頻率合成器,圖8―41給出了它的方框圖。,圖8―41MC145146-1方框,表8―4MC145146-1地址碼與鎖存器的選通關(guān)系,ST(12端):數(shù)據(jù)選通控制端,當(dāng)ST是高電平時,可以輸入D0~D3輸入端的信息,ST是低電平時,則鎖存這些信息。PDout(5端):鑒相器的三態(tài)單端輸出。當(dāng)頻率fv>fr或fv相位超前時,PDout輸出負(fù)脈沖;當(dāng)相位滯后時,輸出正脈沖;當(dāng)fv=fr且同相位時,輸出端為高阻抗?fàn)顟B(tài)。LD(13端):鎖定檢測器信號輸出端。當(dāng)環(huán)路鎖定時(fv與fr同頻同相),輸出高電平,失鎖時輸出低電平。,ΦV、ΦR(16、17端):鑒相器的雙端輸出??梢栽谕獠拷M合成環(huán)路誤差信號,與單端輸出PDout作用相同,可按需要選用。圖8―42是一個微機(jī)控制的UHF移動電話信道的頻率合成器,工作頻率為450MHz。,圖8―42采用MC145146-1的UHF移動無線電話頻率合成器,圖8―43給出了一個800MHz蜂窩狀無線電系統(tǒng)用的666個信道、微機(jī)控制的移動無線電話頻率合成器。接收機(jī)第一中頻是45MHz,第二中頻是11.7MHz,具有雙工功能,收發(fā)頻差45MHz。參考頻率fr=7.5kHz,參考分頻比R=1480。環(huán)路總分頻比NT=32*N+A=27501~28188,N=859~880,A=0~31,鎖相環(huán)VCO輸出頻率fv=NTfr=206.2575~211.410MHz。MC145145-1與MC145146-1結(jié)構(gòu)類似,不同點(diǎn)在于MC145145-1是單模鎖相頻率合成器,其可編程N(yùn)計數(shù)器為14位,則N=3~16388。,圖8―43采用MC145146-1的800MHz移動無線電話頻率合成器,2.MC145151-1MC145151-1是一塊由14位并行碼輸入編程的的單模CMOS、LSI單片集成鎖相頻率合成器,其組成方框圖如圖8―44所示。,圖8―44MCA145151-1方框圖,MC145151-1是28腳陶瓷或塑料封裝型電路,現(xiàn)將各引出端的作用說明如下:OSCin、OSCout(26、27端):參考振蕩器的輸入和輸出端。RA0、RA1、RA2(5、6、7端):參考地址輸入端。fin(1端):N計數(shù)器的輸入端。fv(10端):N計數(shù)器的輸出端。N0~N13(11~20及22~25端):N計數(shù)器的預(yù)置端。T/R(21端):收/發(fā)控制端。,PDout(4端):PDA三態(tài)輸出端。ΦR、ΦV(8、9端):PDB兩個輸出端。LD(28端):鎖定檢測輸出端。圖8―45是一個采用MC145151-1的單環(huán)本振電路。圖8―46為一個采用MC145151-1組成的UHF陸地移動電臺頻率合成器。,表8―5MC145151-1參考地址碼與參考分頻比的關(guān)系,圖8―45采用MC145151-1的5~5.5MHz本振電路,圖8―46采用MC145151-1組成的UHF陸地移動電臺頻率合成器,與MC145151-1對應(yīng)的是MC145152-1,它是一塊由16位并行碼編程的雙模CMOS、LSI單片鎖相頻率合成器,除程序分頻器外與MC145151-1基本相同。MC145151-1是單模工作的,而MC145152-1是雙模工作的。,作業(yè):P3688-98-17,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
14.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 反饋控制電路 反饋 控制電路 PPT 課件
鏈接地址:http://www.3dchina-expo.com/p-11503403.html