pc28蛋蛋 模拟锁相环实验报告_科学_高等教育_教育区

日期:2021-03-14 18:46:57 浏览量: 157

实验十四模拟锁相环实验一、实验的目的1、 2、了解由锁相环组成的FM波解调原理。了解由集成锁相环组成的锁相解调电路。 二、实验内容1、 2、掌握锁相环锁相原理。掌握同步带和捕获带的测量。 三、实验仪器1、 2、 3、 4、 1号模块6号模块5号双轨迹示波器1单元1块1块1块四、锁相环的组成和工作原理原理1、锁相环的基本组成。锁相环由三部分组成,如图14-1所示。它由一个相位比较器PD,一个低通滤波器LF和一个压控振荡器VCO组成一个闭环。 ,输入信号为Vi(t),输出信号为V0(t)凤凰彩票 ,反馈到输入端子。基本组件的功能在下面逐一说明。 Vi(t)鉴相器VD(t)环路滤波器VC(t)压控振荡器PD LF VCOV0(t)图14-1锁相环一、框图压控振荡器(VCO)VCO是此控制系统的控制对象,控制参数通常是其振荡频率,控制信号是施加到VCO的电压,因此称为压控振荡器,它是电压-频率转换器。实际上,也有电流-频率转换器,但仍称为压控振荡器。 二、相位检测器(PD)PD是一种相位比较装置,用于检测输出信号V0(t)和输入信号Vi(t)之间的相位差θe(t),并转换θe(t )转换成电压Vd(t)的输出,Vd(t)称为误差电压,通常将Vd(t)用作直流分量或低频交流电。

三、环路滤波器(LF)LF作为低通滤波器电路,其作用是滤除频率分量和由于PD的非线性而在Vd(t)中产生的干扰的无用组合,从而导致仅反映幅度为θe(t)的控制信号Ve(t)。根据反馈控制原理,如果由于某些原因VCO的频率发生变化,使其不等于输入频率,则不可避免地会改变V0(t)和Vi(t)之间的相位差θe(t)。 )。在将PD转换为误差电压Vd(t)之后,该误差电压通过LF滤波以获得Vc(t)。 Vc(t)用于更改VCO的振荡频率,使其接近输入信号的频率,并最终相等。循环的最终状态称为锁定状态。当然,由于控制信号与相位差成正比,所以凤凰彩票app ,Vd(t)≤Δω。 E(t)在锁定状态下,θe(t)不能为零,换句话说,在锁定状态下V0(t)和Vi(t)之间仍然存在相位差。 2、锁相环锁相原理锁相环是一种用于消除频率误差的反馈控制电路。其基本原理是利用相位误差电压消除频率误差,因此当电路达到平衡状态时,虽然存在残余相位误差,但可以将频率误差减小到零亚博电竞 ,从而实现了频率跟踪和相位跟踪而无需频率差。当FM信号没有频率偏差时,如果压控振荡器的频率与外部载波信号的频率不同,则将通过相位比较器输出误差电压。

此错误电压的频率相对较低。误差电压中包含的高频分量通过低通滤波器进行滤波,然后控制压控振荡器使振荡频率接近外部载波信号的频率,因此误差变得越来越小,直到压控振荡器的频率与外部信号相同,压控振荡器的频率被锁定为与外部信号相同的频率,并且环路处于锁定状态。当FM信号具有频率偏差时,由于比较了稳定在载波中心频率的原始压控振荡器的相位AG真人 ,因此相位比较器会输出一个误差电压,如图14-2所示,从而压控振荡器可能会偏离外部信号。频率接近。由于压控振荡器总是希望被外部信号的频率锁定,为了达到锁定条件,相位比较器和低通滤波器向压控振荡器输出的误差电压必须随外部信号的载波频率偏移。种类。换句话说,误差控制信号是随调制信号的频率而变化的解调信号,即,实现了频率辨别。图14-2锁相环(PLL)3、同步频带和捕获频带同步频带是指更改PLL锁定(朝着高或低)的输入信号的频率fi,直到PLL失去锁定(从锁定到锁定)为止。解锁),该频率范围称为同步带。捕获带意味着锁相环处于某个自然振荡频率fV,并且当输入信号频率fi偏离fV的上限fi max或下限fi min时模拟锁相环实验,环路仍可以进入锁定状态,即叫fi max? Fi min? ?fv是捕获区域。

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测量方法是输入一个高频FM信号,其频率接近J4的VCO自由振荡频率,首先增加载波频率,直到环路失去锁定,此时记住输入频率为fH1,然后降低fi,直到环路被锁定为止,此时将输入频率记录为fH2,然后继续降低fi,直到环路再次失去锁定,此时将频率记录为fL1,然后再次提高fi,直到环路再次锁住,此时的频率为fL2,可以通过上述测试得出:同步带为:fH1-fL1捕获带为:fH2-fL2 五、集成锁相环NE564的介绍。下图是NE564的内部组成框图。限幅器由一个差分电路组成,可以抑制FM信号的寄生幅度调制。鉴相器(PD)内部包含一个限幅放大器,以提高AM信号的抗干扰能力:4、 5引脚外部电容器形成环路滤波器,用于滤除比较器输出的DC误差电压中的纹波引脚2用于更改环路增益;引脚3是VCO的反馈输入; VCO是一种改进的发射极耦合多谐振荡器,有两个电压输出端子,引脚9输出TTL电平,引脚11输出ECL电平。 VCO内部有一个固定电阻,只有外部定时电容器会产生振荡。施密特触发器的迟滞电压可以通过引脚15上的外部DC电压进行调整,以消除16引脚输出信号的相位抖动。

图14-3 NE564内部组成框图。在本实验中,所使用的锁相环是一个高频模拟锁相环NE564,其最大工作频率可以达到50MHz。它采用+ 5V单电源供电,特别适合数字通信中FM调频信号和FSK频移键控信号的高速调制和解调,而无需外部复杂的滤波器。 NE564采用双极性技术,其内部组成框图如图14-3所示,其内部电路原理图如图14-4所示。图14-4 NE564内部电路示意图(1)限幅放大器A1为限幅放大器,原理图中主要由Q1〜Q5和Q 7、 Q8组成,形成互补的共集-共发射组合) PNP和NPN差分放大器,由于Q 2、 Q3负载与肖特基二极管D 1、 D2并联,因此其双端输出电压限制在2VD = 0. 3〜0. 4V左右。可以有效地抑制FM输入FM信号时由干扰引起的寄生幅度调制。Q 7、 Q8是发射器输出差分放大器,用于缓冲,并将输出信号发送到鉴相器。(2)相位比较器(相位检测器)PD包含一个限幅放大器,以提高AM信号的抗干扰能力;外部电容器C 3、 C8和两个内部对应电阻(电阻值R = 1. 3k)分别形成一阶RC低通滤波器过滤掉截止角fr比较器输出的直流误差电压中的纹波的等效值为?c?1。

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滤波器的性能对环路锁定时间的速度有一定影响。 RC3影响,可以根据需要更改C 3、 C8的值。在该实验电路中,改变W1可以改变引脚2的输入电流,从而实现环路增益控制。 (3) VCO VCO是一种改进的发射器定时多谐振荡器。主电路由Q2 1、 Q22和Q2 3、 Q24组成。其中,Q22,Q23两个发射器通过1 2、 13引脚与定时电容器连接C,Q2 1、 Q24的两个发射极分别通过电阻R2 2、 R23连接到电源Q2 7、 Q25,Q26也用作电流源,Q1 7、 Q18是控制信号输入缓冲电极。接通电源后,Q21模拟锁相环实验,Q22和Q2 3、 Q24依次打开和关闭,电容器会定期充电和放电,因此Q2 2、 Q23的集电极输出极性相反的方波。根据特定的设计,固有振荡频率f和定时电容器C之间的关系可以表示为C 1 2 2 200 f振荡频率f和C之间的关系如图14-5所示。端子,其中VCO01输出TTL电平; VCO02输出ECL电平;输出放大器A2和DC恢复ci电路A3设计用于解调FM信号和FSK信号。输出放大器A2由Q3 7、 Q3 8、 Q39组成,它显然是一个恒流源差分放大器电路,来自相位检测器的误差电压从4、引脚5输入,经过缓冲后,终端输入A2被放大。

DC恢复电路由Q4 2、 Q4 3、 Q44等组成。电流源Q40用作Q43的有功负载。如果环路的输入是FSK信号,即频率在f1以及图14-5,f2中f与c之间的关系之间周期性变化的信号,则鉴相器的输出电压将被A2放大并分频。分为两个,一个是直接发送施密特触发器的输入,另一个是发送到直流恢复电路A3的Q42的基极。由于Q43的集电极通过引脚14连接到滤波电容器,因此DC恢复电路的输出电压为平均值-DC。然后,该直流电压VREF作为基本电压发送到施密特触发器的另一个输入端子。如果环路的输入是FM信号,并且在线性解调FM信号时A3用作后相位鉴别器滤波器,那么在锁定状态下,引脚14上的电压就是FM解调信号。施密特触发器专门用于解调FSK信号,其功能是将模拟信号转换为TTL数字信号。 DC恢复输出的DC参考电压VREF(从R26到Q49的基极)和由A2放大的误差电压Vdm分别发送到Q49和Q50的基极。将Vdm与VREF进行比较。当Vdm> VREF时,Q50导通,Q49关断,这迫使Q54关断,Q55导通,因此引脚16输出低电平。

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当Vdm

1号源端口模块:输出信号f = 4. 5MHz,Vp-p = 500mV 5号模块:P5目的端口5号模块:P7 5号模块:P8将VCO输出发送至PD5模块:P46模块:P3测量VCO输出信号的频率2)用双迹示波器比较并观察模块5的信号输入端子TP8和VCO输出信号TP6的波形,观察频率锁定,并完成表14-2。首先按下模块1上的“频率调整”旋钮,选择“×10”文件,然后缓慢增加载波频率,直到环路失去锁定,记住此时的输入频率为fH1,然后降低fi直到环路当路径刚刚锁定时,此时将输入频率记录为fH2,然后继续降低fi直到环路再次失去锁定,此时将频率记录为fL1,然后再次增加fi直到环路再次锁定到目前为止,此时的频率为fL2可以通过上述测试来计算:同步频带为:fH1- fL1捕获频带为:fH2- fL2相同的频率fL1 S1 = 0001 S1 = 0010 S1 = 0100 S1 = 1000 1. 152335 4. 638072 9. 989162 1 8. 629525 fL2 1. 157224 4. 641089 1 0. 0059162 1 9. 079333表14-2注意:此处我们仅选择了4. 5MHz实验频段,其他三个频段的实验操作步骤基本相同,只需要调整拨号方式模块5中S1的原理和输入参考信号的频率。

3、更改W1的电阻值(顺时针旋转,电阻值变大;逆时针旋转,电阻值变小),重复步骤2钱柜体育 ,并观察VCO输出波形,定时带和抓住皮带上的变化。捕获皮带fH2 1. 165826 4. 715881 1 0. 189164 1 9. 269335 fH1 1. 175942 4. 723087 1 0. 199016 1 9. 709357具有七、实验报告要求1.组织实验数据并根据需要填写实验报告2.完成对同步带和捕获带的测量。相同频率fL1 S1 = 0001 S1 = 0010 S1 = 0100 S1 = 1000 1. 152335 4. 638072 9. 989162 1 8. 629525 fL2 1. 157224 4. 641089 1 0. 0059162 1 9. 079333皮带fH2 1. 165826 4. 715881 1 0. 189164 1 9. 269335 fH1 1. 175942 4. 723087 1 0. 199016 1 9. 709357皮带