低頻率數(shù)字相位差測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)論(編輯修改稿)
2025-07-11 13:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ,波形整形可以采用施特觸發(fā)器，整后送給 D觸發(fā)器 74LS74二分頻輸出二個(gè)方波信號(hào)，電路如圖 所示。 波形轉(zhuǎn)換、整形、二分頻電路 二）鎖相環(huán)倍頻 鎖相式數(shù)字頻率合成器電路原理框圖如圖所示 ： 鎖相式數(shù)字頻率合成器的組成與基本工作原理 圖中的相位比較器與壓控振蕩器 VCO 由鎖相環(huán) LM4046 組成。 1/N 分頻電路是一個(gè)三級(jí)可預(yù)置數(shù)分頻器，各級(jí)都采用可預(yù)置數(shù) BCD 碼同步 1/N 制計(jì)數(shù)器MC14522，每級(jí)的分頻比可由單片機(jī)去控制，也可用 4 位小型撥動(dòng)開(kāi)關(guān)以 8421BCD碼形式對(duì)該級(jí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置數(shù)，分頻比可選擇的范圍為 0—— 999，總共可生成 999 個(gè)頻率點(diǎn)，它是構(gòu)成鎖相式數(shù)字頻率合成器的主要單元電路之一，稱(chēng)之為程序分頻器 TN。 低頻率數(shù)字相位測(cè)量?jī)x 6 按所需的分頻比 N，預(yù)先輸入百位、十位和個(gè)位的數(shù)據(jù)后，給 4046 鎖相環(huán)相位比較器Ⅱ（第 14 引腳 PD11），輸入頻率為 f R的方波信號(hào) UR；壓控振蕩器產(chǎn)生頻率為 f0 的輸出信號(hào) U0，經(jīng)程序分頻器 TN 后，得到頻率為 f V的比較信號(hào) UV，送至相位比較器Ⅱ（第 3 引腳 PDI2）。這兩個(gè)信號(hào)在相位比較器Ⅱ中進(jìn)行比較，當(dāng)鎖相環(huán)鎖定后，可得到： f R = f V 其中： f V= f 0/N 代入得： f R= f 0/N 即： f 0=N f R 由此可知，當(dāng) f R固定不變時(shí)，改變?nèi)?jí)程序分頻器的分頻比 N， VCO的輸出振蕩頻率（也就是頻率合成器的輸出頻率） f 0就會(huì)得到相應(yīng)地改變。 這樣，只要輸入一個(gè)固定信號(hào)頻率 f R，即可得到一系列所需要的頻率，其頻率間隔等于 f R，對(duì)于選擇不同的 f R，則可以獲得不同的 f R頻率間隔。 例如： 設(shè)輸入的 f R =， N取為 132，則 f 0= N f R =132*= KHz。 實(shí)際使用的相位比較器與環(huán)路低通濾波器 4046 鎖相環(huán)集成電路內(nèi)部含有兩個(gè)相位比較器，其中相位比較器 I為 異或門(mén)（即模為二和結(jié)構(gòu)）比較器，為使鎖相范圍最大，通常要求兩個(gè)輸入信號(hào)PD11和 PD12的占空比必須為 50%的方波，而相位比較器Ⅱ?yàn)檫^(guò)沿控制式比較器，它只由兩個(gè)信號(hào)的上升沿作用，因此不要求波形占空比為 50%。 由于本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路基本鎖相環(huán)實(shí)驗(yàn)電路與鎖相式數(shù) 字頻率合成器實(shí)驗(yàn)電路二者均組合在一起，基于相位比較器的比較信號(hào)來(lái)自程序分頻器電路，占空比非 50%，因而本實(shí)驗(yàn)電路選用相位比較器Ⅱ。該比較器不僅具有鑒相功能，而且具有鑒頻功能，當(dāng)兩個(gè)輸入信號(hào) UR和 UV頻差很大時(shí)，環(huán)路從鑒相工作狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)入鑒頻工作狀態(tài)，迫使 f V接近 f R等到 f V = f R時(shí)，環(huán)路比鑒頻器工作狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)入鑒相工作狀態(tài)，這種數(shù)字鑒相器把鑒頻與鑒相密切結(jié)合在一起，使用較為方便。 相位比較器Ⅱ輸出的相位誤差電壓是周期性脈沖波形，需要使用環(huán)路低通濾波器將它平滑后輸出一個(gè)直流控制電壓，去控制 VCO 頻率和相位，使之向減低頻率數(shù)字相位測(cè)量?jī)x 7 小誤差方向變化，以消除頻差與相差，從而達(dá)到鎖定狀態(tài)。對(duì)于高頻噪聲及其它交流諧波分量，它們將受到濾波器的抑制。 環(huán)路低通濾波器由外接的 R、 C元件組成無(wú)源比例積分濾波器。 三）閘門(mén)電路 閘門(mén)電路的作用是控制計(jì)數(shù)器的輸入脈沖，使計(jì)數(shù)器僅在兩信號(hào)的相位差之間計(jì)數(shù)。 四）控制門(mén) 控制電路的輸入信號(hào)是異或門(mén)的輸出信號(hào) A，由上圖可知控制電路在信號(hào) A的下降沿時(shí)，要先將計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果送入鎖存器進(jìn)行鎖存，然后對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零，以便計(jì)數(shù)器下一次能正常工作?？刂齐娐?74LS386 和 74LS04 組成。 五）計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器的作用是對(duì)輸入脈沖計(jì)數(shù) .根據(jù)設(shè)計(jì)要求 ,最高測(cè)量相位差為一度，應(yīng)采用 3 位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 .本電路選用 74LS160 集成計(jì)數(shù)器 .六）鎖存器 在移相網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)相位差內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果 (被
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