【正文】 集成電路應(yīng)用實(shí)驗(yàn)報(bào)告 基于 CD4046 鎖相環(huán)頻率合成器設(shè)計(jì) 學(xué)院 ：物理與信息工程學(xué)院 專業(yè) ：信息工程類 班級(jí) ：四班 學(xué)號(hào) ： 1111001108 111202009 姓名 ： 指導(dǎo)老師 ：羅國(guó)新 2 目錄 內(nèi)容摘要： .......................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 一、設(shè)計(jì)和制作任務(wù) ........................................................................................................ 4 二、主要技術(shù)指標(biāo) ............................................................................................................ 4 三、確定電路設(shè)計(jì)方案 ..................................................................................................... 4 四、方案設(shè)計(jì) ................................................................................................................... 5 （一）、振蕩源的設(shè)計(jì) ............................................................................................... 5 （二）、 N 分頻的設(shè)計(jì) ................................................................................................ 5 方案一： BCD 碼減法計(jì)數(shù)器 CD4522 ..................................................................... 5 方案二：用單片機(jī)編程分頻 ................................................................................ 6 方案三：減法計(jì)數(shù)器 CD40103 ............................................................................. 6 （三）、 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源設(shè)計(jì)（即 M 分頻的設(shè)計(jì)） ................................................. 7 方案 1： ............................................................................................................ 7 方案 2： ................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 五、鎖相環(huán)參數(shù)設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 9 鎖相環(huán)原理： ............................................................................................................ 9 設(shè)計(jì)過程： ..............................................................................................................10 六、電路板制作 .............................................................................................................. 11 七、整體電路以及實(shí)物圖 ................................................................................................ 11 八、電路調(diào)試 ..................................................................................................................13 九、集成電路設(shè)計(jì)心得體會(huì) .............................................................................................15 實(shí)驗(yàn)心得 —— 范夢(mèng)怡（ 111202008） ....................................................................15 實(shí)驗(yàn)心得 —— 高貴虎（ 111202009） ....................................................................17 十、缺陷與不足 ..............................................................................................................19 十一、參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................20 十二、附錄 .....................................................................................................................21 附錄 1： ...........................................................................................................21 附錄 2：實(shí)物圖 .................................................................................................22 附錄 3：核心程序（可測(cè)量頻率、占空比、電壓值） .........................................23 3 基于 CD4046 鎖相環(huán)設(shè)計(jì)頻率合成器 [摘要 ] 頻率合成是以一個(gè)或少量的高準(zhǔn)確度和高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)頻率作為參考頻率，由此導(dǎo)出多個(gè)或大量的輸出頻率，這些輸出的準(zhǔn)確度與穩(wěn)定度與參考頻率是一致的。在通信、雷達(dá)、測(cè)控、儀器表等電子系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用， 頻率合成器有直接式頻率合成器、直接數(shù)字式頻率合成器及鎖相頻率合成器三種基本模 式，前兩種屬于開環(huán)系統(tǒng)，因此是有頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短，分辨率較高等優(yōu)點(diǎn)，而鎖相頻率合成器是一種閉環(huán)系統(tǒng)，其頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間和分辨率均不如前兩種好，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。并且輸出頻率的準(zhǔn)確度不遜色與前兩種，因此采用鎖相頻率合成。 [關(guān)鍵詞 ] 頻率合成器 CD4046 Abstrsct ： The frequency synthesizer based on the standard frequency of one or a small number of high accuracy and high stability as a reference frequency, thus export multiple or large amounts of output frequency accuracy and stability of the output of the reference frequency is the same. There are a wide range of applications in munications, radar, monitoring and control, instrumentation tables and other electronic systems, Direct frequency synthesizer frequency synthesizer, direct digital frequency synthesizer and PLL frequency synthesizer three basic models, the first two are openloop system, so there is a frequency switching time is short, highresolution, etc., and PLL frequency synthesizer is a closed loop system, the frequency conversion time and resolution are not as good as the first two is good, but its structure is simple and low cost. And the accuracy of the output frequency is not inferior to the previous two, so a PLL frequency synthesizer. [Keyword] frequency synthesizer CD4046 4 一、設(shè)計(jì)和制作任務(wù) 確定電路形式，畫出電路圖。 計(jì)算電路元件參數(shù)并選取元件。 制作 PCB 板并焊接電路。 調(diào)試并測(cè)量電路性能。 寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。 二、主要技術(shù)指標(biāo) 1．頻率步進(jìn) 100Hz 2．頻率范圍： 400kHz— 1MHZ 3．電源電壓 Vcc=5V 4. 頻率穩(wěn)定度 ： f? ≤ 10Hz 三、確定電路設(shè)計(jì)方案 原理框圖如下，鎖相環(huán)路對(duì)穩(wěn)定度的參考振動(dòng)器鎖定，環(huán)內(nèi)串接可編程的分頻 器，通過改變分頻器的分配比 N，從而就得到 N倍參考頻率的穩(wěn)定輸出。晶體振蕩器輸出的信號(hào)頻率 1f ，經(jīng)固定分頻后（ M分頻）得到基準(zhǔn)頻率 1?f ，輸入鎖相環(huán)的相位比較器（ PC）。鎖相環(huán)的VCO輸出信號(hào)經(jīng)可編程分頻器（ N分頻）后輸入到 PC 的另一端，這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相位比較，當(dāng)鎖相環(huán)路鎖定后得到： NfMf 31? 故 2*3 fNf ? ( 2f 為基準(zhǔn)頻率 ) 當(dāng) N 變化時(shí)，就可以得到一系列的輸出頻率 3f 。 5 圖 1：原理框圖 四、方案設(shè)計(jì) （一）、振蕩源的設(shè)計(jì) 采用 2M 無(wú)源晶體與 CMOS 非門（ 74HC04）組成 2MHz 振蕩器，如圖所示：圖中 R1 為反饋電阻使 74HC04工作于線性放大區(qū)。晶體的等效電感， C C2 構(gòu)成諧振回路。 C C2可利用器件的分布電容不另接。 （二）、 N 分頻的設(shè)計(jì) 方案比較： 方案一： BCD碼減法計(jì)數(shù)器 CD4522 CD4522是可預(yù)置數(shù)的二一十進(jìn)制 1/N 減計(jì)數(shù)器。其中 D1D4 是預(yù)置端， Q1— Q4 是計(jì)數(shù)器輸出端，其余控制端的功能是當(dāng) PE=1 時(shí)，D1— D4 值置進(jìn)計(jì)數(shù)器 EN=0，且 CP 到來(lái)時(shí)，計(jì)數(shù)器 Q1— Q4 減計(jì)數(shù)；CF=1 且計(jì)數(shù)器 Q1— Q4 減到 0 時(shí)， QC， CR 同時(shí)為 1 時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。 一片 4522 分頻器，撥盤開關(guān)為 BCD 碼開關(guān)。 4 個(gè) 100K電阻用來(lái)保證當(dāng)撥盤開關(guān)為某腳不和 A相連，即懸空時(shí)，為低電平。工作過程為：設(shè)撥盤開關(guān)撥到 N，當(dāng)某時(shí)刻 PE（ 3） =1，則 N 置到 IC 內(nèi)的計(jì)數(shù)2M 晶振 （ f1） M 分頻 (f2) 相位比較器 低通濾波器 N 分頻 (f4) 壓控振蕩器 (f3) 6 器中 ，