現(xiàn)代測(cè)試課程設(shè)計(jì)正文(高速數(shù)字鎖相環(huán)路設(shè)計(jì))

1、西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書1前言鎖相環(huán)路（PLL）是一個(gè)相位誤差控制系統(tǒng)，是將輸入信號(hào)（參考信號(hào)）和輸出信號(hào)之間的相位進(jìn)行比較，產(chǎn)生相位誤差電壓來(lái)調(diào)整輸出信號(hào)的相位，使輸出信號(hào)頻率與參考信號(hào)頻率相同。信號(hào)鎖相技術(shù)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。利用該技術(shù)可以產(chǎn)生同步于被鎖輸入信號(hào)的整數(shù)倍頻或者分?jǐn)?shù)倍頻的輸出控制信號(hào)。鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)是由鑒相、環(huán)路濾波、可控振蕩器和M倍分頻等模塊組成的一個(gè)反饋環(huán)路。輸入的被鎖信號(hào)首先與同步倍

2、頻信號(hào)經(jīng)過(guò)M倍分頻后產(chǎn)生的鎖相信號(hào)進(jìn)行鑒相處理，輸出相位誤差信號(hào)。環(huán)路濾波模塊通常具有低通特性，它將相位誤差信號(hào)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的控制信號(hào)，從而控制可控振蕩器模塊，產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號(hào)輸出。這個(gè)頻率信號(hào)就是所需的同步倍頻信號(hào)。如果整個(gè)反饋環(huán)路鎖相穩(wěn)定，鎖相環(huán)輸出的同步倍頻信號(hào)的頻率就是其輸入的被鎖信號(hào)頻率的M倍。假如被鎖信號(hào)在輸入鑒相模塊之前又先被分頻了L倍，則鎖相獲得的同步倍頻信號(hào)的頻率就是被鎖信號(hào)頻率的ML倍。鎖相環(huán)路的應(yīng)用十分廣泛。在穩(wěn)頻

3、技術(shù)中的應(yīng)用，如：鎖相倍頻器，鎖相分頻器，鎖相混頻器，鎖相合成器等；在調(diào)制解調(diào)技術(shù)中的應(yīng)用，如：鎖相調(diào)頻和鑒頻，同步檢波等。除了以上所介紹的鎖相環(huán)路的應(yīng)用外，它還應(yīng)用于空間技術(shù)（例如，由于各種原因使地面接收的空間信號(hào)十分微弱，采用鎖相接收機(jī)可使接收機(jī)接收微弱空間信號(hào)的能力大大加強(qiáng)）等方面。由于鎖相環(huán)路易集成化，鎖相環(huán)路已成為繼集成運(yùn)放之后，又一個(gè)用途廣泛的多功能集成電路。目前鎖相環(huán)應(yīng)用廣泛，比如：在通信中應(yīng)用于調(diào)制解調(diào)自動(dòng)頻率微調(diào)等系統(tǒng)

4、；在雷達(dá)中應(yīng)用于天線自動(dòng)跟蹤與精密輔角偏轉(zhuǎn)測(cè)量等系統(tǒng)；在空間技術(shù)中主要應(yīng)用于測(cè)速定軌、測(cè)距與遙測(cè)數(shù)據(jù)獲取等系統(tǒng)；在電視機(jī)中應(yīng)用于電視機(jī)同步、門限擴(kuò)展解調(diào)的同步檢波。西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書3但是中心頻點(diǎn)受VCO的限制而范圍較小，環(huán)路帶寬較寬；當(dāng)參考源出現(xiàn)瞬斷或者參考時(shí)鐘源切換時(shí)，VCO輸出時(shí)鐘頻率會(huì)出現(xiàn)較大的相位瞬變。1.2方案2主要由相位參考提取電路、晶體振蕩器、分頻器、相位比較器、脈沖補(bǔ)抹門等組成。分頻器輸出的信

5、號(hào)頻率與所需頻率十分接近，把它和從信號(hào)中提取的相位參考信號(hào)同時(shí)送入相位比較器，比較結(jié)果示出本地頻率高了時(shí)就通過(guò)補(bǔ)抹門抹掉一個(gè)輸入分頻器的脈沖，相當(dāng)于本地振蕩頻率降低；相反，若示出本地頻率低了時(shí)就在分頻器輸入端的兩個(gè)輸入脈沖間插入一個(gè)脈沖，相當(dāng)于本地振蕩頻率上升，從而達(dá)到同步。圖1.2方案2設(shè)計(jì)圖由于要求設(shè)計(jì)高速鎖環(huán)電路，故鑒相器采用AD9901。AD9901是一種性能優(yōu)越的超高速數(shù)字鑒頻鑒相器，它具備模擬混頻器的相位穩(wěn)定性、傳統(tǒng)鑒相器內(nèi)

6、的鎖定速度，同時(shí)無(wú)鑒相“死區(qū)”問(wèn)題，其直接鑒相頻率高達(dá)200MHz。綜上所述，經(jīng)過(guò)比較方案1與方案2，采用方案2，具有精度高且不受溫度和電壓影響，環(huán)路帶寬和中心頻率編程可調(diào)，并且應(yīng)用在數(shù)字系統(tǒng)中時(shí)，不需AD及DA轉(zhuǎn)換。2.2.單元模塊設(shè)計(jì)單元模塊設(shè)計(jì)2.1鑒相器2.1.1AD9901簡(jiǎn)介AD9901是美國(guó)AnalogDevices公司生產(chǎn)的超高速鑒頻鑒相器，其功能如圖l所示。它的主要特點(diǎn)就是無(wú)需預(yù)分頻就可以對(duì)中頻輸入進(jìn)行鑒相或鑒頻，而且