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锁相环频率合成器的仿真设计

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锁相环频率合成器的仿真设计
1任务
设计一个具有输出jhhug频率等于N/M输入频率功能的锁相环频率合成电路，并用Proteus

完成仿真。电路示意图如下图所示。

2基本要求
分别用地址开关控制M分频和N分频，当输入信号频率10kHz时，使输出信号频率
能在1kHz—200kHz范围内步进变化，步进值为0.5kHz和5kHz。
3提高要求
分别用“加”、“减”按钮开关控制M分频和N分频，当输入信号频率10kHz时，使
输出信号频率能在1kHz—200kHz范围内步进变化，步进值为0.5kHz和5kHz。

RC有源滤波器的仿真设计
1任务
设计一组RC有源滤波器电路，它们分别为低通滤波器、高通滤波器、带阻滤波器、
和全通滤波器，并用Proteus完成仿真。
2基本要求
二阶低通滤波器：截止频率f0=1kHz±10%，通带增益<3，Q<10；
二阶高通滤波器：截止频率f0=100Hz±10%，通带增益<3，Q<10；
二阶带通滤波器：中心频率f0=3kHz±10%，通带增益<5，Q<10；
二阶带阻滤波器：中心频率f0=50Hz±10%，Q<10；
一阶全通滤波器：频率f0=1kHz±10%，通带增益=1，相移=90°；
3提高要求
分别将上述电路进行组合，使之成为一些实用的电路。并综合出调整电路参数改变性
能指标的方法。

M分频
N分频
锁相环

电路

输入信号

输出信号
图1系统示意图

信号合成电路的仿真设计与制作
1任务
设计制作一个具有产生多个不同频率的正弦信号，并将这些信号再合成为近似方波和
三角波功能的电路。系统示意图如图1所示：

2基本要求
2.1方波振荡器的信号经分频与滤波处理，同时产生频率为1kHz和3kHz与5kHz的正弦
波信号，这三种信号应具有确定的相位关系；产生的信号波形无明显失真；幅度峰峰值分
别为6V与2V和1.2V；
2.2制作一个由移相器和加法器构成的信号合成电路，将产生的1kHz和3kHz正弦波信号，
作为基波和3次谐波，合成一个近似方波，波形幅度为5V，合成波形的形状如图2所示。

图2利用基波和3次谐波合成的近似方波
2.3再用5kHz的正弦信号作为5次谐波，参与信号合成，使合成的波形更接近于方波，
波形幅度为5V；
2.4根据三角波谐波的组成关系，设计一个新的信号合成电路，将产生的1kHz、3kHz、5kHz
各个正弦信号，合成一个近似的三角波形，波形幅度为5V；
3提高要求
合成波形的幅度与直流电平能数字设置和数控步进可调，步进值为0.5V和0.05V；

分频与滤波方波产生器移相
与
叠加

方波
1KHz正弦波
3KHz正弦波
5KHz正弦波

合成方波

合成三角波
图1系统示意图

输入
电路

输入
电路

输入
电路

频率周期
测量通道

幅度测
量通道

波形采
集通道

A/DA/D显示存储与控制装置D/A输出电路
回放波形

信号测量与波形采集系统设计
1任务
设计制作一个能够进行信号幅度、频率、周期测量和周期信号波形采集、存储与回放
功能的电路，要求系统断电恢复后，能连续回放已采集的信号，显示在示波器上。
系统示意图如图1所示：

2基本要求
2.1能对10Hz-100kHz信号的频率、周期进行测量和数字显示，测量误差不大于±1％；
2.2能对±20V的直流电压信号进行测量和数字显示，测量误差不大于±5％；
2.3能对20V有效值的交流电压信号幅度进行测量和数字显示，测量误差不大于±5％；
2.4能完成对单极性信号（高电平约4V、低电平接近0V）、频率约1kHz信号的采集、存
储与连续回放。要求系统输入阻抗不小于10kΩ，输出阻抗不大于1kΩ。采集、回放时能
测量并显示信号的高电平、低电平和信号的周期。原信号与回放信号电平之差的绝对值≤
50mV，周期之差的绝对值≤5%。
3提高要求
能对双极性、电压峰峰值为100mV～10V、频率为10Hz～1kHz信号的采集与回放。回
放时能测量并显示信号的幅度峰峰值和信号的周期。原信号与回放信号幅度峰峰值之差的
绝对值≤10%，周期之差的绝对值≤5%。
考核方式
本课程注重过程考核以及素养养成的训练，总评成绩位各项目成绩的平均，每个项目
的考核分为实践操作考核、项目设计报告和平时考核。
（1）实践操作考核占项目成绩的40%。
评分依据（以组为单位）：每个项目人人参与、各人有分工、以某项单元部分的最
低分为准
（2）设计报告占项目成绩的40%。
评分依据：报告要求
（3）平时成绩占项目成绩的20%。
评分依据（以组为单位）：出勤、纪律等。
注意：每发现打游戏一次，扣该项目总分的10分，直至扣完为止。

设计报告要求（以组为单位）
1设计要求
2方案论证与选择
3系统方案设计
4电路原理与电路设计
5程序工作原理和流程设计及程序清单
6测试方法及选用的仪器
8项目制作及调试的具体过程
（技术指标的检测、测试数据的记录、故障的检测及排除等）
9本项目中承担及完成的工作，心得体会（每人一份）

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基于锁相环的频率合成器的设计

基于锁相环的频率合成器的设计

基于锁相环的频率合成器的设计随着现代技术的进展，具有高稳定性和精确度的频率源已经成为通信、雷达、仪器仪表、高速计算机及导航系统的主要组成部分。

高性能的频率源可通过频率合成技术获得。

随着大规模的进展，锁相式频率合成技术占有越来越重要的地位。

由一个或几个高稳定度、高精确度的参考频率源通过数字锁相频率合成技术可获得高品质的离散频率源。

1 锁相环频率合成器的原理1.1 锁相环原理锁相环(PLL)是构成频率合成器的核心部件。

主要由相位(PD)、压控(VCO)、环路(LP)和参考频率源组成。

锁相环是一种利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号反馈控制。

他的被控制量是相位，被控对象是压控振荡器。

1所示，假如锁相环路中压控振荡器的输出信号频率发生变幻，则输入到相位比较器的信号相位θv(t)和θR(t)必定会不同，使相位比较器输出一个与相位误差成比例的误差Vd(t)，经环路滤波器输出一个缓慢变幻的直流电压Vc(t)，来控制压控振荡器输出信号的相位，使输入和输出相位差减小，直到两信号之间的相位差等于常数。

此时，压控振荡器的输出信号频率和输入信号频率相等，且环路处于锁定状态。

1.2 锁相环频率合成器原理2所示，锁相环频率合成器是由参考频率源、参考分频器、相位比较器、环路滤波器、压控振荡器、可变分频器构成。

参考分频器对参考频率源举行分频，输出信号作为相位比较器参考信号。

可变分频器对压控振荡器的输出信号举行分频，分频之后返回到相位比较器输入端与参考信号举行比较。

当环路处于锁定时有f1=f2，由于f1=fr/M，f2=fo/N，所以有fo=Nfr/M。

只要转变可变分频器的分频第1页共3页。

锁相频率合成器的设计

锁相频率合成器的设计

目录摘要 (1)1. 设计任务 (2)2. 锁相频率合成器的硬件设计 (2)2.1 锁相环基本原理 (2)2.2 频率合成器总体设计方案 (3)2.3 VCO电路设计(MAX2620) (4)2.4 集成锁相环电路设计（MB1504） (6)2.5 单片机控制电路设计 (9)3. 软件设计 (11)3.1 MB1504数据输入设计 (11)3.2 程序流程设计 (13)总结 (15)参考文献 (16)锁相频率合成器的设计摘要由锁相环构成的间接式频率合成器在无线通信领域发挥着非常重要的作用。

通常采用锁相频率合成器的输出信号来作为无线接收机中的本振信号，以使直接频率调制器、频率解调器能够从输入信号中再生载波。

本文锁相频率合成器的整个设计方案，包括压控振荡器VCO电路设计、MB1504集成锁相环电路设计、以及单片机最小硬件系统、单片机与MB1504接口电路等硬件电路设计；软件方面，以MB1504串行数据输入格式为标准，通过分析MB1504串行数据传输时序图，建立了串行通信协议。

关键词：频率合成器；锁相环；控振荡器(VCO)1. 设计任务设计一个基于锁相环的锁相频率合成器2. 锁相频率合成器的硬件设计2.1 锁相环基本原理锁相环（PLL ）是一个相位跟踪系统。

图2-1显示了最基本的锁相环方框图。

它包括三个基本部件，鉴相器（PD ） 环路滤波器（LPF ）和压控振荡器（VCO ）图2- 1 基本的锁相环方框图设参考信号（1） 式中 ur 为参考信号的幅度ωr 为参考信号的载波角频率θr(t)为参考信号以其载波相位ωrt 为参考时的瞬时相位若参考信号是未调载波时，则θr(t)= θ1=常数。

设输出信号为（2）式中 Uo 为输出信号的振幅ωo 为压控振荡器的自由振荡角频率θo (t)为参考信号以其载波相位ωot 为参考时的瞬时相位, 在VCO 未受控制前他是常数，受控之后他是时间函数。

则两信号之间的瞬时相位差为（3） 由频率和相位之间的关系可得两信号之间的瞬时频差为（4）()sin[()]r r r r u t U t t ωθ=+()cos[()]o o o o u t U t t ωθ=+0000()()(())()()c r r r r t t t t t t θωθωθωωθθ=+-+=-+-00()()e r d t d t dt dt θθωω=--鉴相器是相位比较器，他把输出信号uo(t)和参考信号ur(t)的相位进行比较，产生对应于两信号相位差θe (t)的误差电压ud(t)。

频率合成器的设计

频率合成器的设计

频率合成器的设计频率合成器的设计1 前言频率合成器是现代无线通信设备中一个重要的组成部分，直接影响着无线通信设备的性能。

频率合成技术历经了早期的直接合成技术（DS）和锁相合成技术（PLL），发展到如今的直接数字合成技术（D DS）。

直接数字合成技术具有分辨率高，转换速度快，相位噪声低等优点，在无线通信中发挥着越来越重要的作用。

随着大规模集成电路的发展，利用锁相环频率合成技术研制出了很多频率合成集成电路。

频率合成器是电子系统的心脏，是决定电子系统性能的关键设备，随着通信、数字电视、卫星定位、航空航天、雷达和电子对抗等技术的发展，对频率合成器提出了越来越高的要求。

频率合成技术是将一个或多个高稳定、高精确度的标准频率经过一定变换，产生同样高稳定度和精确度的大量离散频率的技术。

频率合成理论自20世纪30年代提出以来，已取得了迅速的发展，逐渐形成了目前的4种技术：直接频率合成技术、锁相频率合成技术、直接数字式频率合成技术和混合式频率合成技术。

本文是以如何设计一个锁相环频率合成器为重点，对频率合成器做了一下概述，主要介绍了锁相环这一部分，同时也对锁相环频率合成器的设计及调试等方面进行了阐述。

2总体方案设计实现频率合成的方法有多种，可用直接合成，锁相环式，而锁相环式的实现方法又有多种，例如可变晶振，也可变分频系数M，还可以用单片机来实现等等。

下面列出了几种用锁相法实现频率合成的方案。

2.1方案一SHAPE \* MERGEFORMAT图2.1 方案一原理框图如图2.1所示，在VCO的输出端和鉴相器的输入端之间的反馈回路中加入了一个÷N的可变分频器。

高稳定度的参考振荡器信号f R经R 次分频后，得到频率为f r的参考脉冲信号。

同时，压控振荡器的输出经N次分频后，得到频率为f d的脉冲信号，两个脉冲信号在鉴频鉴相器进行频率或相位比较。

当环路处于锁定状态时，输出信号频率：fo= N*f d。

只要改变分频比N，即可实现输出不同频率的fo，从而实现由fr合成fo的目的。

锁相式数字频率合成器设计

锁相式数字频率合成器设计

信息科学与技术学院通信原理课程设计课题名称：数字频带通信系统的建模与设计学生姓名：王太程2011508199学院：信息科学与技术学院专业年级：电子信息工程2011级指导教师：钟福如讲师完成日期：二○一四年七月十日目录第0章引言 (2)第1章 (4)1.1 设计任务要求及方案论证 (4)1.1.1 任务要求 (4)1.1.2 锁相环频率合成的原理 (4)1.1.3锁相环频率的合成与应用(调制与解调) (6)1.1.4锁相环在调制中的应用 (7)1.1.5 锁相环在解调中的应用 (8)1.1.6 锁相环在频率合成电路中的应用 (9)1.2 仿真工具SYSTEMVIEW简介 (9)1.3 电路的设计与调试 (10)1.3.1 三环式锁相环频率合成电路 (10)第2章 (12)2.1 仿真的结果及分析 (12)第3章 (14)参考文献 (15)第0章引言锁相环（Phase Lock Loop），简称PLL，是一种利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号反馈控制电路。

他的被控制量是相位，被控对象是压控振荡器。

如果锁相环路中压控振荡器的输出信号频率发生变化，则输入到相位比较器的信号相位θv(t)和θR(t)必然会不同，使相位比较器输出一个与相位误差成比例的误差电压Vd(t)，经环路滤波器输出一个缓慢变化的直流电压Vc(t)，来控制压控振荡器输出信号的相位，使输入和输出相位差减小，直到两信号之间的相位差等于常数。

此时，压控振荡器的输出信号频率和输入信号频率相等，且环路处于锁定状态。

锁相环是构成频率合成器的核心部件。

主要由相位比较器(Phase Discriminator)、压控振荡器(Voltage Control Oscillator)、环路滤波器(Loop Filter)组成。

锁相环路是一个能跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统。

锁相环路系统在各个领域都有很多的用途，发展将势不可挡。

锁相环路在宇宙飞行目标的跟踪、遥测和遥控、电视接收机、电动机转速控制、自动跟踪调谐等领域都有更好的发展。