低頻率數(shù)字相位差測量儀設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-02-14 15:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電路將測量結(jié)果直接顯示出來.：相位差測量框圖一）波形轉(zhuǎn)換、整形放大移相網(wǎng)絡(luò)輸出的兩個信號A、B經(jīng)過運(yùn)放LM324波形轉(zhuǎn)換把正弦波轉(zhuǎn)換成方波，為了能測量不同電平值與波形的周期信號的相位,必須對被測信號進(jìn)行放大與整形處理,波形整形可以采用施特觸發(fā)器，整后送給D觸發(fā)器74LS74二分頻輸出二個方波信號。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分頻電路是一個三級可預(yù)置數(shù)分頻器，各級都采用可預(yù)置數(shù)BCD碼同步1/N制計(jì)數(shù)器MC14522，每級的分頻比可由單片機(jī)去控制，也可用4 位小型撥動開關(guān)以8421BCD碼形式對該級計(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，稱之為程序分頻器TN。按所需的分頻比N，預(yù)先輸入百位、十位和個位的數(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UR；壓控振蕩器產(chǎn)生頻率為f0的輸出信號U0，經(jīng)程序分頻器TN后，得到頻率為f V的比較信號UV，送至相位比較器Ⅱ（第3 引腳PDI2）。這兩個信號在相位比較器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=Nf R由此可知，當(dāng)f R固定不變時，改變?nèi)壋绦蚍诸l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就會得到相應(yīng)地改變。這樣，只要輸入一個固定信號頻率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)部含有兩個相位比較器，其中相位比較器I為異或門（即模為二和結(jié)構(gòu)）比較器，為使鎖相范圍最大，通常要求兩個輸入信號PD11和PD12的占空比必須為50%的方波，而相位比較器Ⅱ?yàn)檫^沿控制式比較器，它只由兩個信號的上升沿作用，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來自程序分頻器電路，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)兩個輸入信號UR和UV頻差很大時，環(huán)路從鑒相工作狀態(tài)自動轉(zhuǎn)入鑒頻工作狀態(tài)，迫使f V接近f R等到f V = f R時，環(huán)路比鑒頻器工作狀態(tài)自動轉(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直流控制電壓，去控制VCO 頻率和相位，使之向減小誤差方向變化，以消除頻差與相
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