【正文】 ............................................................................................. 45 測(cè)量結(jié)果及分析 ................................................................................................................. 46 9 集成鎖相環(huán)調(diào)頻實(shí)驗(yàn)（ FM3） ............................................................................................ 48 電路工作原理 ..................................................................................................................... 48 集成鎖相環(huán)調(diào)頻與鑒頻 ............................................................................................. 48 LM4046 簡(jiǎn)介 .......................................................................................................... 48 鎖相環(huán)的自由振蕩頻率 f0、同步帶與捕捉帶的測(cè)量方法 ............................................. 49 實(shí)驗(yàn)線路分析 ........................................................................................................... 50 測(cè)量項(xiàng)目與方法 ................................................................................................................. 50 測(cè)量結(jié)果與分析 ................................................................................................................. 51 10 集成鎖相環(huán)鑒頻實(shí)驗(yàn)（ FMDEM3） ................................................................................. 53 電路工作原理 .................................................................................................................. 53 集成鎖相環(huán)調(diào)頻與鑒頻 ............................................................................................ 53 實(shí)驗(yàn)線路分析 .......................................................................................................... 53 測(cè)量項(xiàng)目與方法 ................................................................................................................ 53 測(cè)量結(jié)果與分析 ................................................................................................................ 54 課程設(shè)計(jì)總結(jié)： ........................................................................................................................... 55 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 56 武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 1 1 變?nèi)荻O管調(diào)頻實(shí)驗(yàn)（ FM1） 電路工作原理 變?nèi)荻O管實(shí) 際上是一個(gè)電壓控制的可變電容元件。 圖 11 變?nèi)荻O管的 Cju 曲線 變?nèi)荻O管的結(jié)電容 Cj 與電容二極管兩端所加的反向偏置電壓之間的關(guān)系可以用下式來(lái)表示： 式中， Uφ 為 PN 結(jié)的勢(shì)壘電位差（硅管約 ，鍺管約為 ~）； Co 為未加外電壓時(shí)的耗盡層電容值； u 為變?nèi)荻O管兩端所加的反向偏置電壓； γ 為變?nèi)荻O管結(jié)電容變化指數(shù)，它與 PN 結(jié)滲雜情況有關(guān)，通常 γ =1/2~1/3。 直接調(diào)頻的基本原理是用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩回路的參數(shù)，使振蕩器的輸出頻率隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律呈線性改變，以生成調(diào)頻信號(hào)的目的。因而，只要用調(diào)制信號(hào)去控制振蕩回路的電感和電容，就能達(dá)到控制振蕩頻率的目的。 圖 12 直接調(diào)頻示意圖 實(shí)際電路原理圖如圖 13 所示。變?nèi)荻O管 D1和 C2構(gòu)成振蕩回路電容的一部分，直流偏置電壓通過(guò) R1 RW R3和 L1加至變?nèi)荻O管 D1 的負(fù)端， C2 為變?nèi)荻O管的交流通路， R2 為變?nèi)荻O管的直流通路，??)||1( UuCoC j??武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 2 L1 和 R3 組成隔離支路，防止載波信號(hào)通過(guò)電源和低頻回路短路。從輸出端 J2或 TP2輸出 10MHz 調(diào)制波，通過(guò)隔離電容 C13接至頻率計(jì)；用示波器接在 TP2處觀測(cè)輸出波形，目的是減小對(duì)輸出波形的影響。 2．調(diào)整線圈 L4021的磁芯和可調(diào)電阻 R4，使 R7兩端電壓 為 177。 。 變?nèi)荻O管靜態(tài)調(diào)制特性的測(cè)量 輸入端 J1無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，改變變?nèi)荻O管的直流偏置電壓，使反偏電壓 Ed 在 0~范圍內(nèi)變化，分兩種情況測(cè)量輸出頻率，并填入表 11 中。 在變?nèi)荻O管調(diào)頻器的輸入端 J1接入 1K 的音頻調(diào)制信號(hào) Vi。用 20MHz 雙蹤示波器同時(shí)觀察調(diào)制信號(hào)與解調(diào)信號(hào)，改變Vi的幅度，測(cè)量輸出信號(hào)，結(jié)果填入表 12 中。 圖 14 振蕩器輸出端的振蕩波形 （二）變?nèi)荻O管靜態(tài)調(diào)制特性的測(cè)量 表 11 Ed(V) 0 1 2 3 4 5 f0 不并C4 武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 4 MHz 并C4 結(jié)果分析：此表反映了 輸出頻率隨二極管反偏電壓變化 的規(guī)律， 并 C4 的輸出頻率比不并 C4 的輸出頻率略大；隨著二極管 反偏電壓 的逐漸增大，頻率先增大到一定程度再略微下降。武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 5 2 集成鎖相環(huán)調(diào)頻鑒頻實(shí)驗(yàn) （ FM2） 電路工作原理 LM565 簡(jiǎn)介 LM565 是 一塊工作頻率低于 1MHz 的通用單片集成 鎖相環(huán)路，其組成方框圖和引腳框圖如圖 21所示。鑒相器為雙平衡模擬相乘電路，壓控振蕩器為積分 — 施密特電路。由 7端輸出的誤差電壓在內(nèi)部直接加到壓控振蕩器的控制端。 7 端可以一起作為后接差動(dòng)放大器的偏置。壓控振蕩器的輸出端 4 與鑒相器反饋輸入端 5 是斷開(kāi)的，允許插入分頻器來(lái)做頻率合成器。 鑒相靈敏度為 ： ??dK 放大器增益為： ?A ， 放大器增益為： ?A LM565 工作頻率范圍為 ~500KHz，電源電壓為177。 12V，鑒頻失真低于 %，最大鎖定范圍為177。主要用于 FSK 解調(diào)、單音解碼、寬帶 FM解調(diào)、數(shù)據(jù)同步、倍頻與分頻等方面。 C20 . 0 1 u FC30 . 0 2 2 u FC5300PC65100PC7120P23451967810LM565C NC862PU1+12V調(diào)頻波輸入VCO輸出反饋輸入帶寬選擇比例積分RC積分R210KE210uC70 . 4 7 uC10 . 0 1 uR5390R 1 45 . 6 KD2L E D ( R )R44 . 7 KR610KE14 . 7 u定時(shí)電阻選擇定時(shí)電容選擇R14 . 7 KT P 4R34 . 7 KJ4T P 2T P 3J3R 1 210KR 1 3510調(diào)頻波輸出R8680T P 1R 1 11KE310uJ1 J1音頻輸出 音頻輸入R7680正弦波輸入R 1 082R92 . 2 KE5100uE43 . 3 u 圖 22 集成鎖相環(huán)調(diào) 頻鑒頻電原理圖 圖中， 9 腳的定時(shí)電路選擇為鎖相環(huán)壓控振蕩器的頻率 粗調(diào)，分為三個(gè)頻段。帶寬選擇確定環(huán)路濾波器的帶寬。 1． 調(diào)頻器 從圖 21 可知，壓控振蕩器自身就是一個(gè)調(diào)頻器，因?yàn)樗乃矔r(shí)頻率正比于輸入音頻信號(hào)的幅度，所以壓控振蕩器可以直接用作調(diào)頻器，但是由于它的振蕩頻率的溫度漂移以及控制特性的非線性，不能產(chǎn)生高質(zhì)量的 FM 信號(hào)。圖 22 中， J1 輸入音頻 ， J3 即可輸出調(diào)頻波，調(diào)頻波頻率由定時(shí)電容、定時(shí)電阻決定。這個(gè)負(fù)反饋控制系統(tǒng)是由鑒相器（ PD）、環(huán)路濾波器（ LF）和壓控振蕩器（ VCO）三個(gè)基本部件組成，基本構(gòu)成如圖 23。下面逐個(gè)介紹基本部件在環(huán)路中的作用。輸出的誤差信號(hào) )(tud 是相差 )(te? 的函數(shù)，即 ? ?)()( tftu ed ?? 鑒相特性 ? ?)(tf e? 可以是多種多樣的，有正弦形特性、三角形特性、鋸齒形特性等等。 L P Fuu oi(t)(t) u d (t) 圖 24 正弦鑒相器模型 設(shè)相乘器的相乘系數(shù)為 mK [單位為 1/V]，輸入信號(hào) )(tui 與反饋信號(hào) )(0tu 經(jīng)相乘作用 經(jīng)過(guò)低通濾波器（ LPF）濾除 02? 成分之后，得到誤差電壓 ? ?)()(s in21)( 210 ttUUKtu imd ?? ?? 令021 UUKU imd ? 為鑒相器的最大輸出電壓，則 )(s in)( tUtu edd ?? 這就是正弦鑒相特性，如圖 25。)(1t?? ? ? ?? ? ? ?)()(s i n21)()(2s i n21)(c os)(s i n)()(210210020200ttUUKtttUUKtUtUKtutuKimimoimim?????????????????武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 8 第二類是序列電路，它的輸出電壓是輸入信號(hào)過(guò)零點(diǎn)與反饋電壓過(guò)零點(diǎn)之間時(shí)間差的函數(shù)。這類鑒相器適用于方波（也可以用正弦波通過(guò)限幅得到）輸入，通常用數(shù)字電路構(gòu)成。環(huán)路濾波器是一個(gè)線性電路，在時(shí) 域分析中可用一個(gè)傳輸算子 )(pF 來(lái)表示，其中 )( tddp? 是微分算子；在頻域分析中可用傳遞函數(shù) )(sF 表示，其中 )( ??jas 是復(fù)頻率；若用 ??js 代入 )(sF 就得到它的頻率響應(yīng) )(?jF ，故環(huán)路濾波器模型可表示為圖 26。 F ( P )u d (t) u c (t) F ( s )u d (s) u c (s) 圖 26 環(huán)路濾波器的模型 ① RC 積分濾波器 這是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的低通濾波器，電路構(gòu)成如圖 27，其傳輸算子 11 1)( ?ppF ?? （ 21） 式中 RC?1? 是時(shí)間常數(shù)，這是這種濾波器唯一可調(diào)的參數(shù)。當(dāng)頻率很高時(shí)，幅度趨于零，相位滯后接近于 2? 。 這是兩個(gè)獨(dú)立可調(diào)的參數(shù)，其頻率響應(yīng)為： RCu i u OR12 圖 29 無(wú)源比例積分濾波器電路組成 據(jù)此可作出對(duì)數(shù)頻率特性，如圖 210 所示。從相頻特性上看，當(dāng)頻率很高時(shí)有相位超前校正的作用，這是由相位超前因子21 ???j 引起的。 1211)( ???? ???? jjjF212)( RR RjF ??? ???pppF 1211)( ?????武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 10 036dB/倍頻程20lg F(j ) /dB（對(duì)數(shù)刻度）（對(duì)數(shù)刻度