数字锁相式频率合成器_实验报告
频率综合技术实验报告
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3．参考测量分析
图 1-4 VCO 频率特性参数
（1）VCO 的压控灵敏度 K0 与线性度 。 前已指出，VCO 的压控灵敏度是单位电压控制下，VCO 输出角频率的变化量，
记作 K0 rad / s v ，定义为： K0 max min UCmax UCmin 。
数字锁相环 CD4046 由两个鉴相器、一个压控振荡器、一个源极跟随器和一 个齐纳二极管组成。鉴相器有两个共用输入端 PCAIN 和 PCBIN ，输入端 PCAIN 既
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可以与大信号直接匹配，又可直接与小信号相接。自偏置电路可在放大器的线性 区调整小信号电压增益。鉴相器Ⅰ为异或门，鉴相器Ⅱ为四组边沿触发器。由于 CD4046 的两个鉴相器输入信号均为数字信号，所以称 CD4046 位数字锁相环。压 控振荡器的输出除受输入电压的控制外，还受禁止端 INH 的控制。当禁止端 INH 为高电平时，禁止 VCO 和源极跟随器工作；当禁止端 INH 为低电平时，允许 VCO 和源极跟随器输出。齐纳二极管用来辅助电源电压的调整。CD4046 的功能框图 和管脚排列如图 1-2 所示。
实验十一 锁相频率合成器新
频率合成器实验十一锁相一、实验目的1．了解接收机一本振及发射机振荡源——锁相频率合成器原理。
2．了解锁相调频原理。
3．了解锁相频率合成器性能指标。
二、实验内容1．测量发射机锁相频率合成器输出频率与计算值比较，熟悉锁相频率合成原理及输出频率及频道间隔的计算。
2．测量发射机锁相频率合成作为锁相调频器的调制频率特性，熟悉锁相调频原理。
3．观察锁相频合频道切换捕捉过程，了解环路捕捉过程机理。
三、基本原理1．锁相频率合成器原理及电路移动通信系统必须配置多个无线频道，允许多个用户同时通话，这样系统才能容纳大量用户。
因而移动通信系统中的收发信机工作频率（对应于接收机一本振及发射机的主振频率）必须能在系统配置的多个频率间切换。
这些众多频率点的产生通常用频率合成技术来实现。
当前应用最广的是锁相频率合成器（简称锁相频合或PLL频合），常用的单环锁相频合方框图见图11.1。
图11.1 常用的单环锁相频率合成器方框图图中，PD为鉴相器；LF为环路滤波器；VCO为压控振荡器，其振荡频率fv受控制电压u c的控制而改变，一般有f V=f0+K0·u c(11-1) 式中，f0为VCO的固有振荡频率，K0为压控灵敏度(单位Hz/V或rad／S·V)；÷N为程序分频器，其分频比由CPU程序设置可变；÷R为参考分频器，将稳定的晶体振荡器频率f R分频得到环路的参考频率f r（一般为5KHz、6.25KHz、12.5KHz或25KHz等）。
环路锁定时，PD的两个输入信号相差为0或固定值，则频差为0，即f r=f f=f v/N故f v=N·f r(11-2) 由式(11-2)可见，由CPU程序改变N的取值就改变了环路的输出频率，且所有频率都与晶振频率具有相同的准确度与稳定度。
由式(11-2)还可见，频道间隔△f最小可以等于f r，其实际值由系统要求决定。
一般模拟调频通信系统频道间隔△f =25KHz，若锁相频合的f r=5KHz，则N变化步长△N=5。
数字锁相频率合成器实验报告教材
课程设计实验报告课程名称：电子系统设计题目名称：数字锁相频率合成器学生学院：信息工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2014年 05 月31 日一、课程任务1、根据锁相环原理，确定电路形式，画出电路图；2、计算电路元件参数，正确选取元器件，利用Proteus软件进行仿真；3、画出原理图、PCB图；4、制作电路板，组装、焊接电路；5、调试、测试电路功能，撰写课程设计报告。
二、课程目的1、能够在设计中综合运用所学知识解决实际问题。
3、初步掌握工程设计的一般方法，具备一定的工程设计能力。
4．培养独立思考和独立解决问题的能力，培养科学精神和严谨的工作作风。
三、实验原理频率合成是指由一个或多个频率稳定度和精确度很高的参考信号源通过频率域的线性运算，产生具有同样稳定度和精确度的大量离散频率的过程。
用锁相环迫使压控振荡器 (VCO)的频率锁定在高稳定的参考频率上，从而获得多个稳定频率,故又称锁相式频率合成。
数字锁相式频率合成器的基本形式是由压控振荡器、鉴相器、可变分频器和环路滤波器组成。
压控振荡器的输出信号经可变分频器分频后在鉴相器内与参考信号比相。
当压控振荡器发生频率漂移时，鉴相器输出的控制电压也随之变化，从而使压控振荡器频率始终锁定在N倍的参考频率上，改变可变分频器的分频比，便可改变频率合成器的输出频率。
四、设计指标1利用锁相环设计的频率合成器：2要求：输入频率fi=100 Hz；3输出频率fO=100Hz～99.9 KHz；4倍频系数:N=1～999五、实验测试要求1．测VCO曲线，即压控振荡器曲线；2．测VCO中心频率f0；3．求VCO增益：K=Δf/ΔV；4．测锁相环锁定范围：fL～fH；5．求频率合成器的阶数。
六、Protues仿真七、模块电路图（1）CD4046锁相环模块(2)分频器模块（3）555波形发生模块（4）电源及电路保护模块八、设计过程（1）系统框架（2）振荡源设计555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
频率合成实验报告
频率合成实验（虚拟实验）
姓名：张小凡 学号：04010888
（一） 锁相环频率合成器
此时环路的锁定时间约为9微秒，前置分频比为3，环路分频比为10
，示波器1‐6波形 分析：（将 synSen 的初始值为3e6与 5e6与初始情况作比较）
3e6时，控制电压稳定时幅度更大，稳定性略差，环路锁定时间较短；
5e6时，控制电压稳定时幅度较小，稳定性好，环路锁定时间较长；
（二）小数频率合成器
可以看出该锁相环采用的是异或门鉴相器，其鉴相器输出信号是输入信号和反馈信号的异或，并且这是一个平均分频比为10.3的小数分频频率合成器，一个循环周期内的分频次数为10，其中必须进行7次10分频，还有3次11分频。
频率合成器实训报告
目录摘要 (2)1、引言 (2)2、设计任务及要求 (2)2.1 设计任务 (2)2.2 设计要求 (2)3、频率合成的基本原理框图 (2)4、硬件系统的设计 (3)4.1 原理图 (3)4.2 74HC4046 (3)4.2.1 74HC4046引脚功能介绍 (3)4.2.2 74HC4046内部电路原理图 (4)4.2.3 74HC4046典型应用 (5)4.3 CD4522引脚功能介绍 (5)4.4 CD4518引脚功能介绍 (6)4.5 1602LCD的基本参数及引脚功能 (7)5、软件系统的设计 (8)5.1 流程图 (8)5.2 程序代码 (10)6、实训小结 (16)参考文献 (17)基于单片机控制的频率合成器摘要给出一种以单片集成PLL 芯片74HC4046为核心， 并通过AT89C51 单片机对74HC4046进行控制来实现锁相频率合成器的设计方法。
文中在介绍了74HC4046芯片的内部功能结构的基础上， 探讨了锁相频率合成器的基本原理和工作特性； 给出了基于74HC4046的锁相频率合成器的硬件电路结构和软件程序设计方法。
该设计经仿真测试证明， 锁相效果良好， 结构精简， 性能可靠。
关键词： 74HC4046； AT89C51； 频率合成器1、引言在现代电子技术的设计与开发过程中，特别是在通信、雷达、航空、航天以及仪器仪表等领域， 都需要进一步提高一系列高精度、高稳定度的频率源的频率精度。
这样，一般的振荡器已经无法满足各种应用的发展要求，而晶体振荡器的性能虽然比较好， 但其频率单一， 或只能在极小的范围内进行微调。
因此， 本文提出了一种基于单片机AT89C51控制的利用锁相技术以频率合成器芯片74HC4046为核心，来实现锁相频率合成器的设计方案。
2、设计任务及要求2.1 设计任务设计一个基于单片机控制的频率合成器 2.2 设计要求1.输入信号为1KHz 的方波信号。
2.合成的频率范围为1KHz~999KHz 。
S波段数字锁相频率合成器设计的开题报告
S波段数字锁相频率合成器设计的开题报告一、选题背景随着电子技术的发展和应用，数字锁相技术在现代通讯、雷达和测量中发挥着重要作用。
数字锁相频率合成器是数字锁相技术的一种应用。
它通过数字化技术实现频率合成，可以宽频锁相，具有较高的精度和稳定性。
S波段是用于地球遥感、卫星通信等领域的一种微波频段，频带范围在2-4 GHz，设计S波段数字锁相频率合成器能够满足S波段高精度频率合成的需求。
二、选题意义数字锁相频率合成器是目前频率合成技术的主要趋势，它具有体积小、重量轻、功耗低、频率合成精度高等优点。
随着高速数字信号处理器和高精度数字模拟转换器的出现，数字锁相频率合成器的性能得到了进一步提高。
在S波段，数字锁相频率合成器能够广泛应用于卫星通信、雷达测量、GPS导航等领域，能够提高通信和测量的精度和可靠性。
三、研究内容本文将针对S波段数字锁相频率合成器的设计进行研究，研究内容包括：1. S波段数字锁相频率合成器的原理和工作方式。
2. 数字锁相环（DDS）的基本原理及其在数字锁相频率合成器中的应用。
3. 设计数字锁相频率合成器的数字滤波器，用于消除锁相环中产生的杂散信号。
4. 设计数字控制振荡器（DCO），用于频率控制和频率合成。
5. 通过仿真和实验验证数字锁相频率合成器的性能和稳定性。
四、研究方法本文采用基于数字信号处理的方法进行研究，具体包括：1. 利用Matlab等仿真软件进行数字信号处理和模拟电路设计。
2. 使用Cadence等EDA软件进行电路模拟和电路验证。
3. 利用实验仪器进行数字频率合成器的性能测试。
五、预期成果通过本文的研究，预期达到以下成果：1. 设计出一款性能优良、稳定可靠的S波段数字锁相频率合成器。
2. 实现数字锁相环、数字滤波器和数字控制振荡器等关键电路的设计和实现。
3. 通过实验验证数字锁相频率合成器的性能和稳定性。
4. 对数字锁相频率合成器的工作原理和设计方法进行讨论和探索。
六、参考文献[1] Swei S. S., Lin H. H., Cheng C. M. A practical high-resolution digital frequency synthesizer [J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems, 1988, 35(5): 629-634.[2] Chen X. H., Liu W. C. Design of a low phase noise microwave generator based on DDS [J]. International Journal of Electronics, 2012, 99(11): 1563-1573.[3] Wu F., Fan J., Pan Y., et al. A high resolution multi-IC GHz frequency synthesizer based on DDS [J]. Proceedings of 2012 IEEE International Symposium on Radio-Frequency Integration Technology, 2012: 67-70.。
锁相式数字频率合成器实验报告.
*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2012年春季学期《通信系统基础实验》设计项目实验报告设计题目：锁相式数字频率合成器实验报告专业班级：设计小组名单：指导教师：陈昊目录一、设计实验目的 (3)二、频率合成基本原理 (4)2.1频率合成的概念 (4)2.2频率合成器的主要技术指标 (4)2.3锁相频率合成器 (5)三、锁相环技术 (6)3.1 锁相环工作原理 (6)3.2 锁相环CD4046芯片介绍 (6)四、基于锁相环技术的倍频器 (10)4.1 HS191芯片介绍 (10)4.2 基于锁相环技术的倍频器的设计 (12)4.2.1 工作原理 (12)3.2.2 Proteus软件仿真 (13)4.2.3 硬件实现 (14)4.2.4 锁相环参数设计 (15)五、总结与心得 (17)六、参考文献 (18)七、元器件清单 (19)一、设计实验目的1. 掌握VCO压控振荡器的基本工作原理。
2. 加深对基本锁相环工作原理的理解。
3. 熟悉锁相式数字频率合成器的电路组成与工作原理.。
二、频率合成基本原理2.1频率合成的概念频率合成是指由一个或多个频率稳定度和精确度很高的参考信号源通过频率域的线性运算，产生具有同样稳定度和精确度的大量离散频率的过程。
实现频率合成的电路叫频率合成器，频率合成器是现代电子系统的重要组成部分。
在通信、雷达和导航等设备中，频率合成器既是发射机频率的激励信号源，又是接收机的本地振荡器；在电子对抗设备中，它可以作为干扰信号放生器；在测试设备中，可作为标准信号源，因此频率合成器被人们称为许多电子系统的“心脏”。
早期的频率合成是用多晶体直接合成，以后发展成用一个高稳定参考源来合成多个频率。
20世纪50年代出现了间接频率合成技术。
但在使用频段上，直到50年代中期仍局限于短波范围。
60年代中期，带有可变分频的数字锁相式频率合成器问世。
简易频率合成器实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除简易频率合成器实验报告篇一：简易频率合成器图滨江学院课程报告课程院系电子工程专业班级电科（2）任课教师赵静姓名凌超简易频率合成器一、技术指标1、输出信号的频率范围：1khz-99khz2、步进频率：1Khz3、输出电平为方波二、设计原理总体设计原理的框图与描述1、cD4046锁相环电路设计(1)、锁相环基本组成锁相环主要由相位比较Ⅰ、Ⅱ、压控振荡器（Vco）、线性放大器、源跟随器、整形电路等部分构成。
(2)、鉴相器（pD）鉴相器主要由放大整形电路和相位比较器组成。
比较器Ⅰ采用异或门结构，当两个输人端信号ui、uo的电平状态相异时，输出端信号uΨ为高电平；反之，ui、uo电平状态相同时，uΨ输出为低电平。
当ui、uo的相位差Δφ在0°-180°范围内变化时，uΨ的脉冲宽度m亦随之改变，即占空比亦在改变。
对相位比较器Ⅰ，它要求ui、uo的占空比均为50%（即方波），这样才能使锁定范围为最大。
相位比较器Ⅱ对输入信号占空比的要求不高，允许输入非对称波形，它具有很宽的捕捉频率范围，而且不会锁定在输入信号的谐波。
它提供数字误差信号和锁定信号（相位脉冲）两种输出，当达到锁定时，在相位比较器Ⅱ的两个输人信号之间保持0°相移。
(3)、压控振荡器（Vco）cD4046锁相环采用的是Rc型压控振荡器，须外接电容c1和电阻R1作为充放电元件。
当pLL对跟踪的输入信号的频率宽度有要求时还需要外接电阻R2。
由于Vco是一个电流控制振荡器，对定时电容c1的充电电流与从9脚输入的控制电压成正比，使Vco的振荡频率亦正比于该控制电压。
当Vco控制电压为0时，其输出频率最低；当输入控制电压等于电源电压VDD时，输出频率则线性地增大到最高输出频率。
Vco振荡频率的范围由R1、R2和c1决定。
由于它的充电和放电都由同一个电容c1完成，故它的输出波形是对称方波(4)、低通滤波器cD4046的滤波器是需要外接来完成的，使用Rc型滤波器，Rc时间常数要选择合适的。
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电子系统设计——数字锁相式频率合成器
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2016 年07月03 日
内容摘要：
频率合成是以一个或少量的高准确度和高稳定度的标准频率作为参考频率，由此导出多个或大量的输出频率，这些输出的准确度与稳定度与参考频率是一致的。
在通信、雷达、测控、仪器表等电子系统中有广泛的应用，
频率合成器有直接式频率合成器、直接数字式频率合成器及锁相频率合成器三种基本模式，前两种属于开环系统，因此是有频率转换时间短，分辨率较高等优点，而锁相频率合成器是一种闭环系统，其频率转换时间和分辨率均不如前两种好，但其结构简单，成本低。
并且输出频率的准确度不逊色与前两种，因此采用锁相频率合成。
一、设计和制作任务
1. 确定电路形式，画出电路图。
2. 计算电路元件参数并选取元件。
3. 组装焊接电路。
4. 调试并测量电路性能。
5. 写出课程设计报告书
二、主要技术指标
1.输入频率fi=100 Hz；
2.输出频率fO=100Hz～99.9 KHz；
3.倍频系数:N=1～999
三、实验测试要求
1．测VCO曲线，即压控振荡器曲线；
2．测VCO中心频率f0；
3．求VCO增益：K=Δf/ΔV；
四、电路设计及方案选择
1、电源反接保护电路
本电子系统主要采用集成电路，而集成电路都是很脆弱的，电源反接很容易导致其烧毁，所以有必要为其设计电源反接保护电路。
方案一：二极管反接保护
当电源反接，二极管能有效截止，起到很好的保护作用。
优点：电路简单，成本低。
缺点：二极管导通存在固有的压降，这可能会使得IC工作电压不达标。
同时，高压降会使得二极管功率过大。
方案二：场效应管反接保护
电源正接，MOS管导通；反接，MOS管截止。
优点：电路简单，只要型号选择恰当，场效应管导通电压几乎可以忽略。
缺点：场效应管比二极管要贵，成本会加大。
本实验采用方案二，场效应管选择IRF3205，其开启电压为2.0—4.0V，导通电阻为8mΩ，满足要求。
2、基准频率电路
方案一：使用555构成的振荡器
R17最大阻值为5k或者10k，负责调频率。
V o输出调到200Hz，再经过JK触发器CD4027进行二分频，输出100Hz。
555输出的不是占空比为50%的方波，经过CD4027之后就达到50%占空比了。
优点：价格低廉
缺点：频率稳定度不高，受电阻、电容、温度影响很大，而且事先要调频率，操作麻烦。
方案二：使用晶振电路
R16为偏置电阻，晶振和C4、C3构成振荡反馈电路，频率为4.096MHz。
CD4060为14级二分频电路，在此我们只需要用到12级分频。
4.096MHz经过12次二分频之后为1000Hz，再经过CD4017进行十分频，输出为占空比50%的100Hz基准信号。
优点：频率稳定度极高，输出波形良好。
电路简单，价格低廉。
频率固定，操作简单。
缺点：振荡频率达4M以上，对布线要求高。
由于方案二优点突出，所以选择方案二。
3、锁相电路
C1和R1影响VCO的频率范围。
C1=68pF，实验测得：
当R1=47k时，fmax=282kHz；
当R1=10k时，fmax=666kHz；
当R1=2k时，fmax=2.3MHz；
本系统的频率要求为100Hz—99.9kHz，为了有足够的丰裕度，让锁相环更容易入锁，但又不至于锁频误差太大，所以选择R1=10k。
R2、R3和C2构成比例积分滤波器。
设信号频率为fs（这里fs=100Hz），滤波器截止频率fp，一般情
况下fs=(5~10)fp，这里取fs=10fp。
f p=
1
2π(R1+R2)C
f s=100Hz=10f p=
1
2π(R1+R2)C
所以：(R1+R2)C=1
20π
取C为标称值0.22uF，可得R1+R2=72k。
这里取R1=100k，R2=4.7k。
4：分频电路
采用CD4522进行分频，使用官方手册提供的参考电路：
5、总原理图
五、电路仿真
电路仿真无结果，经过多次修改调试仍然没有达到预期，初步估计仿真软件出错。
六、PCB布线
七、制板和焊接
八、调试及测试
经调试，电路能正常工作，通过拨码开关，能够输出符合要求的频率。
输出频率很稳定，这有赖于晶体振荡器的高稳定度基准频率。
压控振荡频率测试：
中心频率为fo=0.5*fmax=333kHz；
VCO频率增益K=Δf/ΔV=133.2kHz/V。
九：心得体会
这个电子系统虽然简单，但是依然让我学到了很多。
只有亲身去设计系统，才会发现有很多问题需要我们考虑。
很多时候，设计的电路是没有问题的，基本都是制板和焊接的错误。
只要给足耐心，就能找到每个错误并改正过来，最终的板子都能做好。
自己做完之后，再帮同学检查错误，调试电路，这让我进步更大。
帮同学完成调试，看到他们舒心的笑，我的心情开心得无法言喻。
附表：元件清单。