模拟锁相陶瓷介质振荡器技术

模拟锁相环实验报告锁相环（PLL）是一种常见的控制系统，它可以将输入信号的频率和相位与参考信号匹配，从而实现精确的信号同步和频率锁定。

本次实验旨在通过模拟锁相环的实验，了解PLL的基本原理和实现方式，并探究其在频率合成和时钟恢复等应用中的优势和局限性。

一、实验原理1.1 PLL的基本原理PLL由相频比较器、环形控制器、振荡器和分频器等组成。

其基本原理如下：（1）将参考信号和输出信号输入相频比较器，得到误差信号；（2）将误差信号输入环形控制器，控制其输出的控制电压；（3）将控制电压输入振荡器，控制其输出的频率和相位；（4）将振荡器的输出信号通过分频器分频后反馈给相频比较器，形成闭环控制。

通过不断比较和修正，PLL可以使输出信号的频率和相位与参考信号匹配，从而实现锁定。

1.2 实验器材本次实验采用的器材如下：信号发生器、示波器、多路开关、振荡器、计数器等。

1.3 实验步骤（1）将信号发生器产生的正弦波信号作为参考信号，通过示波器观测其频率和相位；（2）将信号发生器产生的方波信号作为输入信号，通过多路开关控制输入信号的频率和幅值；（3）将输入信号和参考信号输入相频比较器，得到误差信号；（4）将误差信号输入环形控制器，控制其输出的控制电压；（5）将控制电压输入振荡器，控制其输出的频率和相位；（6）将振荡器的输出信号通过分频器分频后反馈给相频比较器，形成闭环控制；（7）通过计数器观测输出信号的频率和相位，调整环形控制器的参数，使输出信号与参考信号匹配。

二、实验结果在实验过程中，我们先设置参考信号的频率为1KHz，通过示波器观测其频率和相位，然后将信号发生器产生的方波信号作为输入信号，进行频率和幅值的调节，使其与参考信号匹配。

在调节的过程中，我们观测到输出信号的频率和相位逐渐趋近于参考信号的频率和相位，最终实现了同步锁定。

然后，我们进一步测试了PLL在频率合成和时钟恢复等应用中的性能。

我们将输入信号的频率和幅值进行变化，观测输出信号的变化情况。

目录1 引言 (2)2 振荡器的原理 (5)2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5)2.2 起振条件 (9)2.3 压控振荡器的数学模型 (10)3 利用ADS仿真与分析 (11)3.1 偏置电路的的设计 (12)3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13)3.3 压控振荡器的设计 (15)3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18)3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23)4 结论 (24)致谢 (25)参考文献 (25)压控振荡器的设计与仿真Advanced Design System客户端软件设计电子信息工程（非师范类）专业指导教师摘要：ADS可以进行时域电路仿真，频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计，并可对设计结果进行成品率分析与优化，大大提高了复杂电路的设计效率。

本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计，设计出满足设计目标的系统，具有良好的输出功率，相位噪声性能及震荡频谱线性度。

本论文从器件选型开始，通过ADS软件仿真完成了有源器件选型，带通滤波器选型，振荡器拓扑结构确定，可变电容VC特性曲线，瞬态仿真及谐波平衡仿真。

实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。

关键字：压控振荡器，谐波平衡仿真，ADS1 引言振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。

在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。

随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。

尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。

陶瓷振荡器工作原理
陶瓷振荡器是一种电子元件，利用压电陶瓷材料产生机械振动，将其
转换为电信号，以实现精确的频率稳定。

其工作原理如下：
1.振荡器电路中加入压电陶瓷晶片或晶片组，经过外部电源的激励，
晶片被刺激产生机械振动。

2.由于机械振动的频率与晶片的物理特性相关，因此晶片的振动频率
相对稳定。

3.晶片振动产生电荷的变化。

电荷变化引发电压变化，在振荡回路中
形成反馈信号，促使振荡频率稳定、固定。

4.振荡回路中的电容、电阻等元件起到支撑、调节、过滤等作用。

其中，远离信号源的负反馈支路可以提高稳定性，减小频率漂移。

综上，陶瓷振荡器利用压电效应实现机械振动，并将其转换为电信号，通过回路反馈，维持其工作频率的稳定。

其优点为稳定性高、精度较高、
体积小、可靠性好。

广泛用于通信、计算机、控制、精密测试等领域。

目录摘要 (1)关键词 (1)1、引言 (1)1、1Multisim10的介绍 (1)1、2正弦波振荡器的现状及发展趋势 (2)2、克拉泼振荡器原理 (2)2、1克拉泼振荡器的电路 (2)2、2克拉泼振荡器的参数分析 (3)2、2、1克拉泼振荡器的起振条件 (3)2、2、2克拉泼振荡器的振荡频率 (4)2、2、3克拉泼振荡器的参数影响 (5)2、2、4克拉泼振荡器的主要特点 (5)3、克拉泼振荡器的仿真与调试 (6)3、1克拉泼振荡器的仿真分析 (6)3、2电容参数改变对波形的影响 (9)总结 (9)参考文献 (9)致谢 (11)基于Multisim10的克拉泼振荡器的仿真设计XXX,电子信息系摘要:随着科学技术的发展,振荡器在各领域中的运用越来越广泛,如通信、电子、航海航空航天等领域扮演重要的角色。

本文的主要内容就是利用Multisim 对克拉泼振荡器进行仿真分析。

首先介绍了克拉泼振荡器的由来、电路分析与参数分析,通过对振荡器的各大组成部分的基本原理、功能及应用的分析,从理论上画出合适的电路原理图。

然后再利用Multisim对克拉泼振荡电路进行仿真分析,可以得到电路的仿真波形就是一串连续的正弦波,改变电路的电容参数,会使正弦波发生失真。

关键词:克拉泼振荡器;仿真;MultisimThe design and simulation of Clapp oscillator based onMultisim10Lv Wandong, Department of Electronic InformationAbstract: With the development of science and technology,the oscillator is used widely in various fields,such as communication,electronics,maritime aerospace and other fields play an important role、The main content of this paper is to use Multisim simulation analysis of Clapp Oscillator is the major part of the analysis of basic principle,function and application of theoretically draw the right circuit simulation analysis,can get the circuit simulation waveform is a sequence of sine wave,change the parameters of the capacitance of the circuit,can make sine wave distortion occurs、Key words: Clapp Oscillator; Simulation; Multisim1、引言1、1Multisim10的介绍Multisim就是Interactive Image Technologies公司推出的以Windows为基础的仿真工具,使用于班级模拟/数字电路板的设计工作。

基于FPGA的全数字锁相环设计(毕业设计)基于FPGA的全数字锁相环设计中文题目英文题目 The design of DPLL based on FPGA系别:年级专业:姓名:学号:指导教师:职称:2012 年 5 月 15 日毕业设计(论文)诚信声明书本人郑重声明:在毕业设计(论文)工作中严格遵守学校有关规定，恪守学术规范;我所提交的毕业设计(论文)是本人在指导教师的指导下独立研究、撰写的成果，设计(论文)中所引用他人的文字、研究成果，均已在设计(论文)中加以说明;在本人的毕业设计(论文)中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改实验数据。

本设计(论文)和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。

学生签名:年月日基于FPGA的全数字锁相环设计【摘要】本设计是设计一种二阶全数字锁相环，使用比例—积分算法代替传统锁相环路系统中的环路滤波，并使用相位累加器实现数控振荡器的功能。

在实际工程中所应用的锁相环无论其功能和结构有何差别，其基本结构应该都由三个基本部件(鉴相器、环路滤波器和压/数控振荡器)构成。

本设计的主要任务就是沿用此基本结构，在具体实现上采用了全新的控制和实现方法来设计这三大模块。

该锁相环由FPGA实现，采用Quartua II和Modelsim SE作为软件开发环境，其灵活性、速度优化和资源控制都能够更好的体现。

设计调试好此系统后，需进行后期的锁相环数据分析，记录分析的数据主要包括:分析锁相环系统的稳定性;分析系统的跟踪误差;通过调节比例和积分系数以调节系统稳定性和锁相速度，做好分析图表。

【关键词】全数字锁相环(ADPLL)，比例积分，FPGA ，环路滤波The design of DPLL based on FPGAAbstract:The design is to design a second-order digital phase locked loop, using theproportional - integral algorithm instead of the traditional PLL loop filter and digitally controlled oscillator function of the phase accumulator. In practical engineering application of phase-locked loop, regardless of theirfunction and structure of the difference between the basic structure should consistsof three basic components(phase detector, loop filter and voltage / numerically controlled oscillator) .The main task of this design is to adopt the basicstructure of the concrete realization of a new control and methods to design these three modules.The phase-locked loop implemented by the FPGA, used Quartua II and Modelsim SE as a software development environment,its flexibility, speed optimization and control of resources to better reflect. Design and debug this system, the need for late phase-locked loop data analysis .Recording and analyzing data including :Analysis of phase-locked loopsystem stability; analysis of the tracking error; to adjust the system stability and phase-locked speed by adjusting the proportionaland integral coefficients, good analysis chart.Key Words:ADPLL，Proportional integral，FPGA，Loop filter.目录第一章绪论 ..................................................................... ...................................... 7 1.1 课题背景及意义 ..................................................................... .................. 7 1.2 国内外相关研究状况 ..................................................................... ........... 8 1.3 FPGA技术与Verilog HDL语言简介.. (8)第二章软件方案选择论证.................................................................................... 9 2.1 鉴相器(DPD)程序设计实现方案 (10)2.2 环路滤波器(DLF)的程序设计的实现方案 (10)2.3 数字振荡器(DCO)的程序设计的实现方案 (11)2.4 FPGA程序设计实现方案 ..................................................................... ... 11 2.5 软件设计系统时钟的选择 ..................................................................... .. 11第三章锁相环系统介绍 ..................................................................... ................ 12 3.1 锁相环系统的分类及性质 ......................................................................123.1.1 模拟锁相环 ..................................................................... .. (12)3.1.2 数字锁相环 ..................................................................... .. (12)3.2 锁相环的性质 ..................................................................... .. (13)3.2.1 带宽 ..................................................................... .. (13)3.2.2 线性 ..................................................................... .......................... 13 3.3 锁相环的工作原理与结构 ......................................................................133.3.1 鉴相器(PD).................................................................... .. (14).................................................................... ... 15 3.3.2 环路滤波器(LF)3.3.3 压控振荡器(DCO) .................................................................. .. 153.3.4 环路相位模型 ..................................................................... .. (16)3.3.5 环路的动态方程 ..................................................................... . (17)第四章锁相环系统的软件设计及仿真 .............................................................. 18 4.1 系统软件设计要求 ..................................................................... ........... 18 4.2 数字鉴相器(DPD)的软件设计及仿真 (18)4.3 数字环路滤波器(DLF)的软件设计与仿真 (20)4.4 数控振荡器(DCO)的软件设计与仿真 (21)4.5 锁相环系统软件设计中遇到的问题及解决方法 (24)第五章锁相环系统的硬件环境及调试 (25)5.1 锁相环系统的硬件环境:Altera DE2开发板的介绍 (25)5.2 锁相环系统的载入DE2开发析调试 (25)5.3 锁相环系统硬件调试所遇到的问题及解决方法 (25)第六章锁相环系统相关参数的分析确定及数据的测试分析 (27)6.1 锁相环系统相关参数的分析确定 (27)6.1.1 锁相环系统比例参数PG、积分参数IG的确定 (27)6.1.2 锁相环系统比例和积分计数限幅参数、控制参数N限幅参数的确定 ................................................................. (27)6.3 数字锁相环系统数据的测试分析 (28)6.3.1 锁相环系统的稳定性分析 (28)6.3.2 锁相环系统跟踪误差的分析 (32)6.3.3 调节比例积分系数来分析系统的稳定性和锁相速度 ..................34总结 ..................................................................... (38)致谢 ..................................................................... (39)参考文献 ..................................................................... . (40)第一章绪论1.1 课题背景及意义锁相环路(PLL)是一个能使输出锁相信号频率跟踪输入被锁信号频率的闭环控制系统。

第30卷　第3期2008年6月电气电子教学学报J OU RNAL OF EEEVol.30　No.3J un.2008基于Multisim 的锁相环应用电路仿真王　刚,王艳芬,于洪珍(中国矿业大学信息与电气工程学院,江苏徐州221008)收稿日期:2008201203;修回日期:2008204220第一作者:王　刚(19772),男,硕士生,讲师,主要从事信号分析与处理方向的教学与研究。

E 2mail :wanggang77@摘　要:锁相环及其应用电路是“通信电子电路”课程教学中的重点内容。

本文设计了基于Multisim 的锁相环应用仿真电路,并将其引入课堂教学和课后实验。

文中首先给出了锁相环的仿真模型,然后构建了由其构成的锁相环调频、鉴频和接收仿真电路,并给出了仿真波形。

实践证明,采用这种方式可以帮助学生对相关内容的理解,并为今后进行系统设计工作打下良好的基础。

关键词:锁相环;Multisim ;调频电路;鉴频电路;接收电路中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:100820686(2008)0320067203The Simulation of PLL and Its Application Circuit B ased on MultisimWANG G ang ,WANG Yan 2fen ,Y U H ong 2zhen(School of I nf ormation &Engineering ,China universit y of Mine &Technology ,X uz hou 221008,China )Abstract :The p hase 2locked loop and it s application circuit are key content in t he teaching of Communication Elect ronic Circuit.This article designs some PLL application circuit based o n Multisim and int roduces it into teaching in class and experiment after class.First ,it gives t he PLL simulation model.Then it gives t he simulation model of f requency modulator ,frequency detector and receiver circuit based on Multisim.Finally ,it gives t he simulation profile .The p ractice proved t hat ,t his met hod can help t he st udent s to understand correlation content ,and build good foundation for f urt her system design work.K eyw ords :PLL ;Multisim ;frequency modulator ;frequency detector ;receiver circuit 锁相环是一种自动相位控制系统,广泛应用于通信、雷达、导航以及各种测量仪器中。

锁相环技术发展的研究及应用《锁相环技术发展的研究及应用》篇一锁相环技术，听起来就很“高大上”，对不？在我开始深入研究它之前，我就觉得这是个超级神秘的东西，就像藏在深山老林里的绝世武功秘籍一样。

我最初接触锁相环技术的时候，那叫一个头疼。

它的原理就像一团乱麻，什么鉴相器、环路滤波器、压控振荡器，这些名词在我脑袋里打转，就像一群调皮的小鬼在捣乱。

我当时就想，这玩意儿到底有啥用啊？为啥要搞得这么复杂呢？但是随着我慢慢深入了解，我发现这锁相环技术就像一个万能的小助手，在很多领域都有着不可替代的作用。

就拿通信领域来说吧，咱们现在打电话、上网，信号能够稳定地传输，这里面可就有锁相环技术的一份功劳呢。

它就像一个信号的“保镖”，确保信号的频率稳定，不会乱了阵脚。

我记得有一次，我在做一个关于模拟通信的小实验。

刚开始的时候，信号传输总是不稳定，一会儿声音清晰，一会儿就像有一群蜜蜂在嗡嗡叫。

我当时都快绝望了，想着这实验是不是要搞砸了。

后来，我突然想到锁相环技术，就试着加了进去。

嘿，你猜怎么着？就像魔法一样，信号立马就稳定下来了。

那一刻，我真的觉得锁相环技术简直就是通信领域的救星。

从发展的角度来看，锁相环技术也是一路披荆斩棘啊。

早期的时候，它可能还比较粗糙，就像一个刚学会走路的小孩子，跌跌撞撞的。

但是随着科技的不断进步，它也在不断地完善自己，变得越来越强大。

现在的锁相环技术，那可是相当的“酷炫”，精度越来越高，应用的范围也越来越广。

不过呢，锁相环技术也不是完美的。

它可能在一些极端的环境下，比如说在强干扰或者超高温、超低温的环境里，会出现一些小问题。

也许就像一个人，即使再强壮，也会在恶劣的环境下生病一样。

我就在想啊，锁相环技术未来会走向何方呢？会不会有一天它能变得更加智能，能够自动适应各种复杂的环境呢？还是说会有新的技术出现，把它给取代了呢？这就像一场科技的赛跑，谁也说不准。

但是不管怎么说，目前锁相环技术在我们的生活中已经扎下了根，而且还在不断地为我们的科技发展添砖加瓦。