实验六集成锁相环应用实验
锁相调频电路实验
锁相调频电路实验实验六锁相调频电路实验一、实验目的1、进一步了解锁相环路的工作原理及性能特点。
2、初步熟悉锁相环路及其基本组成的部件性能指示的测试方法。
二、实验原理1、我们知道锁相环路由鉴相器（Phase Detector）环路滤波器（Loop Fifter）和压控振荡器（voltage control oscillator）三个基本部分组成。
锁相环路实际上是一个相位自动调节系统（ω≠ωR）进入锁定状态ωV=ωR的捕捉过程，与环路保持锁定状态的同步和跟踪过程。
锁相环锁定和失锁的基本标志是：锁定时ω=ωV，△ω=0鉴相器输出一直流电压Vd可以用直流电压表测出，也可以用示波器观察。
失锁时，ω≠ωV鉴相器输出一个交变的交流电压，用直流电压表测量时，其Vd为零，用示波器观察则Vd为交变的交流信号电压，鉴相器的鉴相灵敏度，VCO的控制特性，环路滤波器的滤波性能等参数都对锁相环的性能有很大的影响。
同步过程：起始条件是环路已处于动态平衡中由于不稳定因素的影响，使ωV 产生缓慢漂移时，环路内所发生的使ωV继续锁定在ωR 上的过程，同步过程的进行受一定的限制当起始频差δωV达到一定值时，环路是不能再锁定而失锁，这一边界ΔωH成为同步带。
捕捉过程：起始条件是环路失锁既ωR≠ωV的情况下，环路由失锁进入锁定时环路内所发生的运动过程。
捕捉过程分为快捕和慢捕，通常所指为快捕过程。
捕捉带，它是指环路失锁已既进入锁定的两个边界频率之差的1/2。
2、实验电路介绍实验电路如图6—1所示：限幅器：对输入的方波信号进行整形，消除毛刺、寄生调幅。
用7LS00与非门来完成。
鉴相器：比较两个信号的相位产生与相位差成下比例的电压、它也利用与非门来完成。
（74LS00）74LS00是二输入端四与非门。
图6—1 锁相环路实验电路方框图滤波器：选出反映相位差的直流分量去控制VCO，本滤波器为比例滤波器。
放大器：由LM741组成的基极定时多谢振荡器，它的振荡频率相位受到控制得以调整输出反馈到鉴相器。
锁相环实验报告
锁相环实验报告引言在电子、通信和控制系统中，锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）是一种广泛应用的反馈控制系统，用于提供稳定的频率和相位锁定。
本实验旨在探究锁相环的原理、结构和性能，并通过实际实验验证其工作原理。
锁相环原理锁相环是一种负反馈控制系统，通常由相频控振荡器（VCO）、相锁环比较器、波形整形电路和滤波器组成。
其基本原理是：通过不断调节VCO的频率，使其输出信号与参考信号的相位差保持在一个稳定的工作范围内。
实验目的1.了解锁相环的基本原理和结构；2.学习锁相环在频率和相位锁定中的应用；3.通过实际实验验证锁相环的工作原理。
实验器材1.锁相环实验台；2.函数信号发生器；3.示波器；4.电压表；5.连接线等。
实验步骤搭建实验平台1.将锁相环实验台与函数信号发生器、示波器和电压表连接；2.正确接入电源，打开锁相环实验台的电源开关； 3.确认各仪器仪表的正常工作。
设置参考信号1.使用函数信号发生器产生一个正弦波信号作为参考信号；2.设置参考信号的频率和幅度。
调节锁相环参数1.调节锁相环的增益参数，观察VCO输出信号的变化；2.尝试不同的锁相环参数组合，观察系统的稳定性和响应性。
改变输入信号1.改变函数信号发生器输出信号的频率；2.观察锁相环的相位锁定和频率锁定过程。
测量锁相环性能1.使用示波器观察锁相环输入信号、输出信号和参考信号的波形；2.使用电压表测量VCO输出信号的频率。
实验结果与分析通过实验我们可以观察到锁相环的工作原理和性能。
在不同的锁相环参数设置下，VCO输出信号的频率和相位与参考信号的变化情况不同。
根据实验数据，我们可以分析锁相环的稳定性、响应速度和抗干扰能力等性能。
结论锁相环是一种广泛应用于电子、通信和控制系统中的反馈控制系统。
通过本实验，我们深入了解了锁相环的原理和结构，并通过实际实验验证了其工作原理。
锁相环具有稳定的频率和相位锁定能力，可以在信号处理和调节控制中起到重要作用。
集成锁相环应用实验
可调整fo，但因其变化范围小，只适用于工作 频率高的调整。 b.在CT 两端并联上电阻R和电源电压EA组成微 调电路，连接方法如图13所示。
图13.微调fo电路图如下：
锁相环应用 1. 利用锁相环实现鉴频： 对调频信号的解调，可采用普通鉴频器和锁 相 鉴频器。若用锁相鉴频器，可得到一些鉴频门 限上的改善，因此它很适用于对微弱调频信号 的解调。两种鉴频器性能比较见图14，鉴频原 理框图见图15。
良好的窄带滤波特性
图16.频率合成原理图如下：
PD
fr
LF
Ud
VCO
Uc
鉴相器
环路 滤波器
压控 振荡器
fo
fo'
N 图6 锁相频率合成组成框图
Fo=N*fr
图7. CD4046原理图如下：
图1.用CD4046构成的十分频电路
2.基本命题
①VCO特性的测量 测 试 电 路 见 图 2 ， 测 VCO 的 fo ～ Uc 关 系 ， UC 从 0V～5V变化，间隔1V，对应测量VCO的输出频率， 列表记录并绘成曲线。 正斜率 a：R2＝10KΩ 的情况。
实验六.集成锁相环应用实验
锁相环是一个相位误差控制系统，它比较输入信 号和压控振荡器输出的信号之间的相位差，从而 产生误差控制电压来调整压控振荡器的频率，以 达到与输入信号同频，而保持一个稳定相位差。 PLL具有以下特点： 锁定时无剩余频差。 良好的窄带滤波特性。 良好的跟踪特性。 易于集成化。 锁相环使用时可根据不同用途，设计其工作锁定 状态或跟踪状态。
一台; 一台; 一台; 一台; 一台.
实验六、锁相环及频率调制与解调电路
实验六、锁相环及频率调制与解调电路一、实验原理：实验前要求预习有关锁相环工作原理、锁相环同步与捕捉的基本概念以及基于锁相环的频率调制（图6－1）与解调电路（图6－2）的主要元器件参数的设计要点及电路性能指标的测试方法。
二、实验元件与设备：1. 传感器实验主板；2. LM565 （2 个）；3. 电阻：1.5K?（棕绿黑橙橙）× 4，2K?（红黑橙）× 2；4. 电容: 0.47uF（474）×2, 10uF（106）×2,1000pF（102）×2 ；5. 差动放大器、二阶低通滤波器；6. 跳线若干；三、基本实验内容：1. 参照图 6 －1 、6 －2，用LM565 模拟集成锁相环构成FM 调制与解调电路，载波频率fo ＝250KHz ，调制信号（从IN2 输入）频率为1KHz，Vpp<750mv 的正弦信号。
（由于本实验所用的频率较高，建议使用高性能采集卡DSO500 ）2. 锁相环特性测试用“调制电路VCO 输出（Vx）”作信号源。
（调节Rtz ：，使VCO 频率变化。
）测试解调电路锁相环的锁定范围与捕捉范围（也可以用信号源输出矩形波进行锁定范围与捕捉范围的测量，但应注意输出矩形波幅度不要过大）3.用锁相环实现调制电路，实际是利用锁相环PLL（Phase Lock Loop ）内部的VCO 作调制电路（PLL 不需要闭环），根据实验指标要求确定元件参数后安装电路，C1 的设置应考虑满足最大平坦度响应要求，插查电路无误后接通电源，并通过调整电位器R137 来调整VCO 的中心频率f01 为250KHz（fo 可用频率计或示波器测试），从IN2 加入的调制信号，在VCO 输出端Vx 观察调频输出。
若波形不正常，则调整电路，使工作正常。
图6－1 FM 调制电路4.根据实验指标要求，自行设计运放差动放大电路和二阶有源低通滤波电 路，确定元件参数后安装电路。
锁相环实验报告
锁相环实验报告
《锁相环实验报告》
锁相环是一种常见的控制系统，广泛应用于通信、电力、自动控制等领域。
本
实验旨在通过搭建锁相环系统，验证其在信号同步和抑制噪声方面的性能。
实验设备包括信号发生器、锁相环模块、示波器等。
首先，我们将信号发生器
产生一个正弦波信号作为输入信号，然后将其输入到锁相环模块中。
锁相环模
块通过比较输入信号和反馈信号的相位差，控制其输出信号与输入信号同步。
最后，我们使用示波器观察输入信号、锁相环输出信号和反馈信号的波形，并
分析它们之间的相位关系和噪声抑制效果。
实验结果表明，锁相环系统能够有效地实现输入信号和输出信号的同步，且具
有良好的抑制噪声能力。
当输入信号频率发生变化时，锁相环系统能够迅速跟
随并调整输出信号，保持同步状态。
同时，锁相环系统还能够抑制输入信号中
的噪声，输出信号的波形更加稳定。
通过本次实验，我们深入了解了锁相环系统的工作原理和性能特点，为其在实
际应用中提供了有力的支持。
锁相环系统的同步性能和噪声抑制能力对于通信、电力系统等领域具有重要意义，本实验结果对于相关领域的研究和应用具有一
定的参考价值。
锁相环原理与应用实验
厦门大学电子工程系课程设计说明书题目___锁相环原理与应用实验_______专业_______通信工程___________学生姓名陈杨龙2011年7 月21 日一、实验原理一、锁相环基本组成一个典型的锁相环（PLL ）系统，是由鉴相器（PD ），压控荡器（VCO ）和低通滤波器（LPF ）三个基本电路组成Ud = Kd (θi –θo) UF = Ud F （s ）P DL PFV COU iU o二．鉴相器（PD ） Ud = Kd *∆θ Kd 为鉴相灵敏度三．压控振荡器（VCO ） （P2） ωo （t ）= ωom + K 0 U F （t ）K 0——VCO 控制特性曲线的斜率，常称为VCO 的控制灵敏度，或称压控灵敏度。
四、环路滤波器这里仅讨论无源比例积分滤波器 其传递函数为：式中：τ 1 = R1 Cτ 2 = R2 CR 1R 2CU iU o五、锁相环的同步和捕捉：同步状态：锁相环的输出频率（或VCO 的频率）ωo 能跟踪输入频率ωi 的工作状态，称为同步状态（或锁定状态）。
同步带：在锁相环保持同步的条件下，输入频率ωi 的最大变化范围，称为同步带宽，用∆ωH 表示。
超出此范围，环路则失锁。
捕捉带：失锁时，ωo ≠ωi ，如果从两个方向设法改变ωi ，使ωi 向ωo 靠拢，进而使∆ωo =（ωi －ωo ）↓，当∆ωo 小到某一数值时，环路则从失锁进入锁定状态。
F O oU K dtd =θ1)(1)()()(212+++==τττs s s U s U s K i O F二、实验内容实验一、PLL 参数测试一、压控灵敏度K O 的测量123456789101112131415169V9V 10K1M1n1K10K 4046数字电压表频率计当V(9)=4.5时，中心频率f o =74.354KHZ二、同步带，捕捉带的测量实验中测出：f HH =127.29KHZ ，f HL =2.78KHZ ，f PH =93.81KHZ ，f PL =51.77KHZ由此可算得：ΔfH =127.29-2.78=124.51KHE ， ΔfH =93.81-51.77=42.04KHZ 。
锁相环调频及锁相环调频发射与接收实验实验报告
锁相环调频及锁相环调频发射与接收实验实验报告沈凯捷101180101锁相环调频实验一. 实验目的1．加深对锁相环基本工作原理的理解。
2．掌握锁相环同步带、捕捉带的测试方法，增加对锁相环捕捉、跟踪和锁定等概念的理解。
3．掌握集成锁相环芯片NE564的使用方法和典型外部电路设计。
1.理解用锁相环实现调频的基本原理。
2.掌握NE564构成调频电路的原理和调试，测试方法。
二、实验使用仪器1．NE564锁相和调频实验板2．100MHz泰克双踪示波器3. FLUKE万用表4. 高频信号源5. 低频信号源三、实验内容1. 压控振荡器的测试。
2 . 同步带和捕捉带的测量。
3. 调频信号的产生和测量。
四、实验步骤1. 压控振荡器的测试（1）在实验箱主板上插上锁相环调频与测试电路实验模块。
接通实验箱上电源开关，电源指标灯点亮。
（2）把跳线S1，S2，S5，S6，S7断开，S3，S4合上。
单独测试压控振荡器的自由振荡频率。
将双排开关S8的4端合上，此时8200pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。
调节滑动变阻器W1的值，观察振荡频率是否有变化，并思考原因。
然后调节可变电容CW ，观察振荡频率的变化范围，并记录。
将双排开关S8的3端合上，此时820pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。
调节滑动变阻器W1的值，观察振荡频率是否有变化，并思考原因。
然后调节可变电容CW ，观察振荡频率的变化范围，并记录。
将双排开关S8的2端合上，此时82pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。
调节滑动变阻器W1的值，观察振荡频率是否有变化，并思考原因。
然后调节可变电容CW ，观察振荡频率的变化范围，并记录。
将双排开关S8的1端合上，此时22pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。
锁相环实验报告
锁相环实验报告锁相环实验报告一、实验目的本次实验的目的是了解锁相环（PLL）的原理和应用，掌握PLL电路的设计和调试方法，以及了解PLL在通信系统中的应用。
二、实验原理1. PLL原理锁相环是一种基于反馈控制的电路，由比例积分环节、相位检测器、低通滤波器和振荡器等组成。
其基本原理是将输入信号与参考信号进行比较，并通过反馈调整振荡频率，使得输入信号与参考信号同步。
2. PLL应用PLL广泛应用于通信系统中，如频率合成器、时钟恢复器、数字调制解调器等。
三、实验设备和材料1. 实验仪器：示波器、函数发生器等。
2. 实验元件：电阻、电容等。
四、实验步骤1. 搭建PLL电路并连接到示波器上。
2. 调节函数发生器输出正弦波作为参考信号，并将其输入到PLL电路中。
同时，在函数发生器上设置另一个正弦波作为输入信号，并将其连接到PLL电路中。
3. 调节PLL参数，包括比例积分系数和低通滤波器截止频率等，使得输入信号与参考信号同步。
4. 观察示波器上的输出波形，记录下PLL参数的取值。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过调节PLL参数，成功实现了输入信号与参考信号的同步，并在示波器上观察到了稳定的输出波形。
记录下了PLL参数的取值，如比例积分系数和低通滤波器截止频率等。
2. 实验分析通过本次实验，我们深入了解了锁相环的原理和应用，并掌握了PLL电路的设计和调试方法。
同时，我们也了解到PLL在通信系统中的重要作用，如时钟恢复、数字调制解调等。
六、实验结论本次实验成功地实现了输入信号与参考信号的同步，并掌握了PLL电路的设计和调试方法。
同时也加深对于PLL在通信系统中应用的认识。
七、实验注意事项1. 在搭建电路时应注意接线正确性。
2. 在调节PLL参数时应注意逐步调整，避免过度调整导致系统失控。
3. 在观察示波器输出波形时应注意放大倍数和时间基准设置。
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一台; 一台; 一台; 一台; 一台.
实验任务与要求
1.实验电路介绍 用 CD4046 构 成 的 10 倍 频 电 路 ， 见 图 1 。 CD4046为锁相环，74LS90及外围电路组成十 分频电路。来自CD4046的4脚压控振荡器输出 信号经T210十分频从11脚反馈至鉴相器的引 出端3脚，反馈信号与鉴相器的14脚输入信号 (标准参考信号)作比较，在环路的同步范围 内(锁定状态)，实现倍频作用，即4脚频率是 14脚频率的10倍(3脚频率与14脚频率相等)。
a：R2＝10KΩ的情况。 电源电压为5V，控制电压用另外一路电源产生，
用频率计测出相应的频率即可。
b：若此时给控制端输入50KHz的方波，观测输出 波形。
图2. fo～VC测试线路图如下：
②测量CD4046锁相环的同步带
测量电路如图1，去掉分频电路，CD4046的3.4 脚短接。
• VCO的上、下限频率测量。 a.把9脚接地，用示波器观察4脚波形，并用频率计测
自行设计一个频率合成器
技术指标要求：
• 频率范围： 10KHz～99KHz • 频率稳定度：Δf/f0 ≤10.5 • 输出幅度： Vp.p≥3V
器 材 清 单 ： CD4046 、 74LS00 、 74LS90 、 74LS161 、 晶体1MHz。
图5.锁相倍频电路如下图：
实验报告要求
整理实验数据，做出必要的曲线。 对实验结果进行讨论。
• 鉴相器：是相位比较器。它把输入信号Ui(t)和压控 振荡器的输出信号Uo(t)进行比较，产生误差电压 Ud(t)。鉴相器完成相位差.电压变换的作用，其输 出误差电压是瞬时相位差的函数.
实验说明及思路提示 AGC自动增益控制
AFC自动频率控制
锁相环的组成原理 锁相环（PLL）基本组成框图如图6所示。APC自动相位控制
PD
LF
VCO
fr
Ud
环路
Uc
压控
fo
鉴相器
滤波器
振荡器
fo
图6 锁相环基本组成框图
锁定时无剩余频差 良好的窄带滤波特性
图16.频率合成原理图如下：
PD
LF
VCO
试验任务与要求
实验目的
了解锁相环路的工作原理，电路组成及性能特 点；
掌握锁相环路及其部件性能指标的测试方法； 掌握集成锁相环的基本应用。
实验仪器
高频信号发生器 超高频毫伏表 频率特性测试仪 直流稳压电源 数字示波器
QF1055A DA22A BT－3C HY1711－2 TDS210
实验六.集成锁相环应用实验
锁相环是一个相位误差控制系统，它比较输入信 号和压控振荡器输出的信号之间的相位差，从而 产生误差控制电压来调整压控振荡器的频率，以 达到与输入信号同频，而保持一个稳定相位差。 PLL具有以下特点： 锁定时无剩余频差。 良好的窄带滤波特性。 良好的跟踪特性。 易于集成化。 锁相环使用时可根据不同用途，设计其工作锁定 状态或跟踪状态。
③用CD4046锁相环构成10倍频电路
测量电路见图1，加上分频器（10分频）。
• 调整参考信号频率，使其环路处于锁定状态
出测f量B，参观考察信三号点频的率波fA形、并VC记O的录振。荡频率fc，分频器输 • 测量10倍频时的同步带，与锁相环路的同步
带作比较。
• 测出5分钟内，环路锁定时的VCO频率稳定度， 并与参考信号作比较。
用CD4046锁相环作FM波解调
用CD4046作调频波解调的优点是：线性好，失 真小，且系统具有频率选择性，可以不必设置 调谐回路，基本上无须调谐就可组成解调电路。 但只能用于调频中频在1MHz左右的调频接收机 本实验电路的技术指标是：
调频信号中心频率：fo＝100KHz
调制频率：F=300～4000Hz
出VCO下限频率。 b.把9脚接+5V电源，用示波器观察波形，并测出VCO
上限频率。 • Ui输入正弦信号，其频率fi=100KHz，Vip.p>3p-p，
用示波器观察4脚波形，并记录其频率。 • 测量环路的同步带
率变ff0i2也，f时用i，跟则的频当着环fi率f10减路。跟计的小然着观同，后增察步f直加iV减带至C，小OΔf直0，f的不H至为使输跟增：环出随加路Δ频f到if变锁率Hf=定化0f不(0f。测，变i2在出调-，f继刚节i测1)续好输/出2减失入刚小锁信好f时号if，0的频不则
调制指数：mf＝4 实验电路如图3.按实验电路连线，输入调频
波，用示波器观察解调输出。
图3.CD4046鉴频电路图如下：
3.扩展命题
若选用NE562（国产型号L562）器件作实验，可 作以下实验内容（实验电路如图4）。
该电路利用L562完成鉴频，环路设计时，使环路 处于调制跟踪状态，压控振荡器的振荡频率跟踪 输入信号频率而变化，由环路滤波器输出端取出 调制信号。由于要求环路工作在调制跟踪状态， 因此必须设计环路滤波器的带宽，以保证调制信 号成分通过。此实验电路在9端经15KΩ电阻接地 后取出调制信号，技术指标是：
fr
Ud
环路Biblioteka Uc压控fo
鉴相器
滤波器
振荡器
fo'
N
图6 锁相频率合成组成框图
图7. CD4046原理图如下：
图1.用CD4046构成的十分频电路
2.基本命题
①VCO特性的测量
测 试 电 路 见 图 2 ， 测 VCO 的 fo ～ Uc 关 系 ， UC 从 0V～5V变化，间隔1V，对应测量VCO的输出频率， 列表记录并绘成曲线。
左右，使锁相环处于锁定和失锁状态，用示波器9 端观察波形的变化。
• 测量锁相环路的同步带△fH。 • 测量锁相环路的扑捉带ΔfP。 • 输入调频波，用示波器观察解调输出。
图4.调频信号解调电路图如下：
用L562锁相环构成十倍频电路
实验电路如图5，实验内容参考基本命题所述。
如何判断环路处于锁定状态？你能想出一个简 便的指示锁定的方法吗？
• 调频信号中心频率 fo＝10MHz
• 调制频率
F＝300～4000Hz
• 峰值调制指数
mf＝4
• 输入的单边相加噪声谱密度：Wi＝4nW/Hz
提示：在解调电路中，根据调频信号的中心频
率fo计算定时电容CT，根据调频信号的最大频 偏计算环路参数。
• 调整VCO的振荡频率f0=10MHz。 • 观察锁相环路的工作过程，将输入信号fi调在5MHz