【正文】 低通濾波器取出 鑒相器輸出的 誤差信號來控制 壓控振蕩器 的頻率，使之鎖定在參考頻率的穩(wěn)定度上。同時(shí)利用單片機(jī)來控制 MC145152，確定分頻系數(shù) A、 N 和發(fā)射頻率的對應(yīng)關(guān)系。 MC145152是 MOTOROLA 公司生產(chǎn)的大規(guī)模集成電路，它是一塊采用并行碼輸入方式置定、由14 根并行輸入數(shù)據(jù)編程的雙模 CMOS－ LSI 鎖相環(huán)頻率合成器。 MC145152 內(nèi)含參考頻率振蕩器、可供用戶選擇的參考分頻器 (12 8 ROM武漢理工大學(xué)《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì) 參考譯碼器和 12bit247。 N 計(jì)數(shù)器、 6 位可編程的 6bit247。其中， 10bit247。 A 計(jì)數(shù)器、模擬控制邏輯和外接雙模前置分頻器組成吞脈沖程序分頻器 【 6】 。（ A 的范圍 0～ 63， N 的范圍 0～ 1023）。 圖 49 MC145152 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 參考分頻器是為了得到所需的頻率間隔而設(shè)定的。在 MC145152 中，外部穩(wěn)定參考源由 OSCin 輸入，經(jīng) 12 位分頻將輸入頻率247。 R 值由 RA0、RA RA2 設(shè)定， 將 RA0、 RA RA2 分別置不同的高低電平可得到不同的 R 值，具體數(shù)值 如 下 圖 所示。 武漢理工大學(xué)《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì) 圖 410 MC145152 參考分頻器分頻系數(shù)選擇表 MC145152 內(nèi)部存在著 鑒相器 ，鑒相器起到了模擬乘法器的作用 。中間需加一個(gè) 低通濾波器將 相位差值中 的高頻分量濾掉。 為使分頻系數(shù)連續(xù)可調(diào)，可編程分頻 電路采用的是吞咽脈沖計(jì)數(shù) 法 ，如圖 411 所示。A 減法計(jì)數(shù)器， 247。 (a)P/P+1 前置分頻器方框圖 (b)吞咽脈沖計(jì)數(shù)示意圖 圖 411 吞咽式脈沖計(jì)數(shù)原理圖 MC12022 有 四種分頻系數(shù)，如圖 410 所示。 M 為其控制端（從 MC145152 的 9 腳輸出，輸入 MC12022 的 6 腳）。247。 A 是可預(yù)置數(shù)的減法計(jì)數(shù)器，由并行輸入口分別預(yù)置 6 位的 A 值和 10 位的 N 值。 fo 為壓控振的輸出頻率（即發(fā)射頻率）。 A 和247。 A 計(jì)數(shù)器計(jì)完 A 個(gè)預(yù)置數(shù)，M 變?yōu)?1；此時(shí)247。 N 計(jì)數(shù)器中還有 N－ A個(gè)數(shù)，它繼續(xù)計(jì)（ N－ A） P 個(gè)輸入脈沖后，輸出一個(gè)脈沖到鑒相器 PD。整個(gè)過程中輸入的脈沖數(shù)共有 Q＝ A（ P＋ 1） +(NA)P=PN+A，也就是說，該吞咽脈沖計(jì)數(shù)器的總分頻系數(shù)為 PN+A。為實(shí)現(xiàn)鎖相，必須有 fo/（ PN+A） = fr。 247。如果參考頻率fr＝ 10kHz，則輸出頻率 fo＝（ PN＋ A） fr＝（ 64N＋ A） 10kHz。 以此類推，需要得到某個(gè)輸出頻率時(shí)，利用單片機(jī)計(jì)算得到 N 和 A 的值，分別送至 MC145152 的 N9～ N0 和 A5～ A0 口，這就實(shí)現(xiàn)了對發(fā)射頻率的控制。設(shè)兩個(gè)輸入信號分別為： ? ? ? ?? ? ? ?? ?? ? ? ?? ? ? ?? ???? ???? ???? ttU y mttU y mtUy ttU r mttU r mtUrryyrrr21s i ns i n s i ns i n ???? ????其中，? ? ? ? ? ?ttt yry ???? ???2 ，將兩個(gè)信號相乘得到： ? ?? ? ??)()(s i n)()(2s i n21 2121 tttttU r m U y mUyUr r ????? ?????? 再經(jīng)過一個(gè)低通濾波器，取出其中的誤差信號 ? ? ? ?)()(s i n 21 ttAtU cc ?? ?? ，濾去其 高頻成分 ，將其直流成分 用來調(diào)整壓控振 的輸出頻率 。數(shù)字鑒相器有如下特性： 設(shè) R 為參考頻率信號， V 為壓控振分頻信號， f、 g 為數(shù)字鑒相器兩個(gè)輸出信號。 圖 413 數(shù)字鑒相器輸入輸出關(guān)系 （ 1） fRfV 時(shí)， f 端輸出恒為高電平， g 端輸出負(fù)脈沖。 以上兩種情況下數(shù)字鑒相器實(shí)際工作在鑒頻模式下，兩個(gè)頻率相差越大，輸出的負(fù)脈沖寬度越大。設(shè) θ e 為負(fù)脈沖的寬度， Vm 為脈沖幅度。 以上兩種情況中，鑒相器輸出的負(fù)脈沖寬度隨著 R 和 V 之間的相位差 θ 變化而變化， θ 越大，輸出的負(fù)脈沖寬度越大。環(huán)路濾波器前級的有源網(wǎng)絡(luò)就起到這個(gè)作用。 同時(shí)，壓控振蕩器還有調(diào)頻的作用，調(diào)頻使得輸出頻率隨調(diào)制信號產(chǎn)生偏移。環(huán)路濾波器正是解決這一矛盾武漢理工大學(xué)《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì) 的關(guān)鍵。因此，將環(huán)路濾波器的通帶上限頻率限制在幾 Hz 內(nèi)，只有慢變化因素引起的誤差信號 可以通過，而調(diào)制信號引起頻偏時(shí)，它產(chǎn)生的誤差信號被濾除，不作用于鎖相環(huán)，這樣就既 可以保證中心頻率的穩(wěn)定度 ，又不影響調(diào)頻 。 MC145152 中的鑒相器輸出的兩個(gè)誤差信號分別是一個(gè)與參考頻率同頻的方波信號和一個(gè)固定電平。 環(huán)路濾波器采用有源比例積分濾波器，如圖 414 所示。 圖 414 環(huán)路 濾波電路圖 本次設(shè)計(jì)使用到了多個(gè)集成芯片，這些芯片都有著自己的工作電壓，每種芯片的工作電壓并不一樣，不過通過比較后發(fā)現(xiàn)芯片都能在 5V 電 壓源下正常工作，為使電路簡介，并節(jié)約資源，決定統(tǒng)一用 +5V 的電壓源，經(jīng)測試，各電路模塊均能正常工作 【 3】 。 由式 fo＝（ PN＋ A） fr 知道，輸出頻率可 以通過 A和 N來控制， 使用了串并轉(zhuǎn)換芯片后， A和 N的值分別 從 74LS595的 QA— QH 的八位并行輸出端 向 MC145152 發(fā)送。核心 是 使用單片機(jī) AT89C52，單片機(jī) 以最小系統(tǒng)工作即可， 使用 晶振， 從 X1， X2 口接入， 晶振的兩個(gè)引腳分別接 30pF 的負(fù)載電容到地。 由于 AT89S52 芯片在原件庫中沒 有，所以用 89C52 的芯片代替其控制功能。 圖 416 基于 89C52 的控制電路 武漢理工大學(xué)《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì) 第五 章 軟件設(shè)計(jì) MC145152 的控制和顯示部分的程序設(shè)計(jì) 圖 51 為軟件設(shè)計(jì)流程圖 。 R 分頻，若 R 取 2048，得到頻率間隔為 。 A、 N 的值可由前述 公式 計(jì)算得來 ， 但如果在編程的時(shí)候編入這種算法將非常的麻煩 ， 但我們可以發(fā)現(xiàn) A、 N 的變化規(guī)律， 由于 R 的取值只有八個(gè)，而使用到的值更少 。在程序設(shè)計(jì)中，不需要將每個(gè)變化都存入單片機(jī)， 因 為所用的值不多 ，對應(yīng)不同的步進(jìn)取值為 離散的一些數(shù) ， 根據(jù)選擇檔位的不同，取不同的值就可以了 。程序詳見附錄 。 圖 52 74LS595 的引腳圖 /SCLR(10 腳 ): 低 電 平時(shí)將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。 SCK(11 腳 )：上升沿時(shí)數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。 RCK(12 腳 )：上升沿時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時(shí)存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。 它的時(shí)序圖主要有三步： 第一步：將要準(zhǔn)備輸入的位數(shù)據(jù)移入 74HC595 數(shù)據(jù)輸入端上。 第三步：并行輸出數(shù)據(jù)。 從上可分析：從 產(chǎn)生一上升沿（移入數(shù)據(jù)）和 產(chǎn)生一上升沿（輸出數(shù)據(jù)）是二個(gè)獨(dú)立過程，實(shí)際應(yīng)用時(shí)互不干擾。 具體程序見附錄。 它有若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。 1602 液晶模塊內(nèi)部自帶了存儲器，這個(gè)存儲器已經(jīng)存儲了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，包含了常用的字符。 武漢理工大學(xué)《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì) 圖 53 1602 寫操作時(shí)序圖 武漢理工大學(xué)《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì) 第六 章 總結(jié)與展望 鎖相環(huán)技術(shù)從上個(gè)世紀(jì)二三十年代開始，已經(jīng)發(fā)展了很長的時(shí)間。 利用鎖相 環(huán)的頻率合成技術(shù)產(chǎn)生高頻信號的技術(shù)也日漸成熟，而高頻信號的應(yīng)用十分的廣泛，因此高頻信號發(fā)生器也是有著廣闊的發(fā)展前景。都需要高頻發(fā)射，這里的高頻波可以作為高頻載波，把音頻（低頻）、視頻信號或脈沖信號運(yùn)載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在這些領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用也必將會刺激著它的進(jìn)一步發(fā)展，因此，頻率合成技術(shù)有著廣闊的發(fā)展前景。在與周老師的交流過程中，我學(xué)到了他很多活躍的電路設(shè)計(jì)思路和經(jīng)驗(yàn)，也學(xué)到了一些處理問題的思維方法。 感謝在我整個(gè)畢設(shè)期間對我提供過幫助和指導(dǎo)的同學(xué)們。還有感謝學(xué)院為我們提供的設(shè)施完善的實(shí)驗(yàn)場所，沒有這些設(shè)施和場所，相信我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成過程將十分艱難的。 武漢理工大學(xué)《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) [1] 朱昌平，高遠(yuǎn) .高頻電子線路實(shí)踐教程 [M].機(jī)械工業(yè)出版社， [2] 王福昌 ,魯昆生 .鎖相技術(shù) [M].武漢 :華中理工大學(xué) ,1996: 7593. 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[10] 張厥盛 ,鄭繼禹 .鎖相技術(shù) [M].西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,1994. 武漢理工大學(xué)《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì) 附錄 一 總體電路圖 附 錄 二 程 序 主程序/**/ include include VCCGND2VDD3FREQI1N011N112MDCNTL9N213N314LDE28N415N5160V8N6170R7N718N819A510N920A324RA04A425RA15A222RA26A023OSCO26A121OSCI27U3MC145152P210uHL110pF C11100pF C4100pF C3R3R418K R518KR61K R11K R2VCC10pFC128143 2U5ALM358D+1210pF C910pF C10100K R7 C13 C7 C812Y1XTALIN1VCC2SW3OUT4IN8NC7MC6GND5U2MC12022VCC1NC2OUT3NC4AGC5NC6VEE7VEE8NC9BIAS10NC11TANK12NC13VCC14U1MC164812345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U4P89C52X2FN30pF C1430pF C151 2Y210K R1010uF C16VCCVCCMC1648_OUTMC1648_OUTOE13RCLK12SER14SRCLR10SRCLK11QA15QB1QC2QD3QE4QF5QG6QH7QH39。9VCC16GND8U7SN74LS595NOE13RCLK12SER14SRCLR10SRCLK11QA15QB