锁相环的频率合成器
院系： 信息工程学院
班级： 09通三
姓名： 谭长明
学号： 2009550824
指导老师： 蒋近
摘要：二十一实际，随着社会科技的发展与进步，具有高稳定性和准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。随着大规模集成电路的发展，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、高准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。
关键字：分频 锁相环 晶振 计数器 鉴相器
一．设计要求
1.1 根据设计框图设计出具体的实现电路
1.2 频率稳定度至少达到10-5/月的稳定度；
1.3 输出频率从1KHz-999KHz预置可调；
1.4 焊接系统电路并调试
二．设计原理
2.1 锁相环原理
锁相环(PLL)是构成频率合成器的核心部件。主要由相位比较器(PD)、压控振荡器(VCO)、环路滤波器(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电路。他的被控制量是相位，被控对象是压控振荡器。如图1所示，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。
2.2 锁相环频率合成器原理
如图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进行分频，输出信号作为相位比较器参考信号。
基本组成和锁相环电路
1、频率合成器电路
频率合成器组成：
频率合成器电路为本机收发电路的频率源，产生接收第一本机信号源和发射电路的发射信号源，发射信号源主要由锁相环和VCO电路直接产生。如图 3-4所示。
在现在的移动通信终端中，用于射频前端上下变频的本振源（LO），在射频电路中起着非常重要的作用。本振源通常是由锁相环电路（Phase-Locked Loop）来实现。
2.锁相环：
它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域
3.锁相环基本原理：
锁相环包含三个主要的部分:⑴鉴相器(或相位比较器,记为PD或PC):是完成相位比较的单元,用来比较输入信号和基准信号的之间的相位.它的输出电压正比于两个输入信号之相位差.⑵低通滤波器(LPF):是个线性电路,其作用是滤除鉴相器输出电压中的高频分量,起平滑滤波的作用.通常由电阻、电容或电感等组成，有时也包含运算放大器。⑶压控振荡器（VCO）：振 荡频率受控制电压控制的振荡器，而振荡频率与控制电压之间成线性关系。在PLL中，压控振荡器实际上是把控制电压转换为相位。
1、压控振荡器的输出经过采集并分频；
2、和基准信号同时输入鉴相器；
3、鉴相器通过比较上述两个信号的频率差，然后输出一个直流脉冲电压；
4、控制VCO，使它的频率改变；
5、这样经过一个很短的时间，VCO 的输出就会稳定于某一期望值。
锁相环电路是一种相位负反馈系统。一个完整的锁相环电路是由晶振、鉴相器、R分频器、N分频器、压控振荡器（VCO）、低通滤波器（LFP）构成，并留有数据控制接口。
锁相环电路的工作原理是：在控制接口对R分频器和N分频器完成参数配置后。晶振产生的参考频率（Fref）经R分频后输入到鉴相器，同时VCO的输出频率（Fout）也经N分频后输入到鉴相器，鉴相器对这两个信号进行相位比较，将比较的相位差以电压或电流的方式输出，并通过LFP滤波，加到VCO的调制端，从而控制VCO的输出频率，使鉴相器两输入端的输入频率相等。
锁相环频率合成器的设计
摘要：在通信领域中，锁相环频率合成器起着越来越重要的角色。此论文是一篇介绍基于PROTEL的锁相环频率合成器设计的有关文章。频率合成器是一个系统，最初产生的一系列频率为参考频率的整数倍，参考频率通常是固定的。这样的合成器称为整数N频率合成器。频率合成器技术也不断前进，出现也很多新型的频率合成电路，并在通信电路中得到广泛使用。锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。频率合成一个或少量的高准确度高稳定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.这些输出频率的准确度和稳定度和参考频率是一致的,频率合成器就是用来产生这些频率的部件.
关键词：PROTEL 、锁相环 、频率合成器 、鉴相器
The design of phase-locked loop frequency synthesizer
Abstract: In the field of communications, phase-locked loop frequency synthesizer is playing
an increasingly important role. This paper is an introduction of the design of PROTEL
PLL-based frequency Synthesis is a system, initially the frequency of a series of reference for
the entire frequency several times, the reference frequency is usually fixed. This synthesizer
called integer N Synthesis. Synthesis technology is constantly advancing, there are a lot of
摘 要
频率源是现代通信系统的心脏，其稳定与否直接影响到系统的正常工作。现代通信系统对于稳定的频率源的需求也越来越广泛，而频率稳定度问题则已成为许多现代通信系统和设备的一个关键性技术问题。如今锁相技术以其独特和优良的性能在调制解调、频率合成、FM立体声解码等方面普遍应用。锁相环路具有载波跟踪特性，作为一个窄带跟踪滤波器，可以提取淹没在噪声之中的信号;用高稳定的参考振荡器锁定，可以提供一系列频率高稳定的频率源。本文主要讨论了基于锁相环的宽带调频电路的设计问题。以MOTOROLA公司生产的大规模集成芯片MC145146为核心元件,配以周边MC12017,MC1648等器件，设计了可以与宽带调频电路接口的锁相环，软件部分采用单片机控制频率的编辑和显示，更加直观和方便。
关键词：锁相环、频率合成器、鉴相器、调频
ABSTRACT
The frequency source is the key specification of a modem
communication system. The modern communication systems require
more and more stable frequency source, and the problem of the
frequency stability has become a key technique problem of most
electronic instruments. The PLL circuits are global used in modulation
and demodulation、frequency synthesize、FM stereo decode and so on.
The PLL circuits has the characteristic of carrier track. As a narrow
