yabo2020 模拟锁相环的实验报告

日期:2021-03-15 02:39:00 浏览量: 176

掌握同步带和捕获带的测量。 三、实验仪器四、锁相环的组成和工作原理1、锁相环的组成锁相环由三部分组成,如图14-1所示,由一个相位比较器PD组成,低通滤波器IF和压控振荡VCO的三个部分组成一个闭环,输入信号为V ^ t,输出信号为Vo(t),即反馈到输入端子。接下来,逐一说明基础木质成分的作用。图14T锁相环组成框图一、压控振荡器(VCO)VCO是此控制系统的控制对象百人牛牛平台 ,受控参数通常是其振荡频率,控制信号被添加到VCO,但是习惯上I2仍称为压控振荡器。相位检测器(PD)PD是一个位比较装置,用于检测输出信号V(t)转换成电压Vd(t)的输出,Vd(t)称为误差电压,通常以Vd(t)作为直流分量或低频通信量。环路滤波器(LF)LF作为低通滤波器电路,其作用是滤除无用的组合速率分量和由于PD的非线性而在Vd generated中产生的干扰,并产生仅反映幅度的信号。 e(t)控制信号V必须在V(t)和Vi(t)之间改变相位差0(t)。通过PD将相位差转换为误差电压V,t)。该误差电压经LF滤波后获​​得V(t),经V,t)改变VCO的振荡频率,使其接近输入信号的频率,最后达到总和,依此类推。循环的最终状态称为锁定状态。由于控制信号与相位差成正比,也就是说,在锁定状态下,()e(t)不能为零,换句话说,在锁定状态下V(t)和Vi(t)仍具有相位差异。

2、锁相环的锁相环原理锁相环是一种用于消除频率误差的反馈控制电路。它的基本原理是利用相位误差来消除频率,因此当电路达到平衡状态时,尽管存在剩余的相位误差,但可以将频率误差减小到零,从而实现频率跟踪和相位跟踪而没有频率差。 。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。该误差电压的频率相对较低。低通滤波器中包含的高频成分被滤除,然后控制压控振荡器以使振荡频率接近外部载波信号的频率亚博集团 ,因此直到电压降到最低之前钱柜体育 ,误差变得越来越小降低了。受控振荡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,并且原始压控振荡器的相位比较结果稳定在载波频率时,相位比较器会输出一个误差电压,如图14-2所示,因此电压-受控振荡器可以产生一个外部信号。频率接近。由于压控振荡器总是想与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必须输出具有载波频率的压控振荡器的电压外部信号。变化和变化。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从PI锁定开始更改输入信号的频率fi(更改为高或低),捕获频带是指锁相环处于一定的自然振荡频率fv,并且当输入信号频率f…:偏离fv的上限和9吨的下限时,该环路仍然可以被锁定,Zniax称为捕获区域。

测量方法是从J ** VC0端口输入频率接近J **的高频FM信号模拟锁相环实验,并增加载波频率,直到环路失锁为止。此时将输入频率记录为5,然后降低输入频率。最小化直到环路被锁定,此时将输入频率记录为f,然后继续减小f。直到环路再次失去锁定,将此时的频率记录为Per,然后再次增大Yau,直到再次锁定环路为止,此时的频率可以通过上述测试来计算:同步带为:fn- fu捕获带为:fH2 L2 五、集成锁相环介绍NE564 BU•图为NE564内部组成框图。限幅器由一个差分电路组成,用于抑制FM信号的寄生相位调制器(PD)包含一个限幅器释放装置,以改善碟形信号的抗干扰能力:4、 5引脚外部电容器形成一个环路滤波器124 vcc 104P5 00N2C19険III C21333 VCOOUTGAIN LPF SET ITLOUT OUT P-IK VCOOUT Xf-IK CAP BIAS CAP LPF GKD] c26] c27〜C2S HP Mr.直到PLL失锁(从锁定到锁定),此频率范围被称为同步带。 103R23 IK 1U2IK fXIIN滤波器,用于过滤比较器输出的直流误差电压中的纹波;引脚2用于改变环路增益;反馈输入; VC0是一种改进的发射极耦合多谐振荡器,具有两个电压输出端子,9个输出TTL电平,11引脚输出ECL电平。

VC0内部连接有相同的恒定电阻,只需要一个外部固定英寸电容器就可以产生牛的振荡;施密特触发器的迟滞电压可以通过15引脚外部总电流电压进行调整,以消除16引脚输出信号的相位抖动。图14-3 NE564内部结构框图在木材实验中,所使用的锁相环为高频模拟锁相环NE564,其最大工作频率可达50MHz。无需外部复杂滤波器即可进行调整。 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。定时压缩机限幅放大器图14 NE564内部电路原理图Al是一个限幅放大器,主要由0〜Q?组成。并且,在示意图中的Q“形成一个PNP,NPN互补共注入组合差分放大器,由于Q,Q;负载并联连接,因此没有肖特基二极管悖论D,因此其双端输出电压为限制在大约22 0. 3〜0. 4V。因此,它可以有效抑制FM信号输入。由干扰引起的寄生幅度调制。Q“发射极输出差分放大器进行缓冲,其输出信号发送到相位探测器。相位比较器(鉴相器)PD在内部包含一个限幅放大器,以提高AM调幅信号的抗干扰能力。外部电容器G和G以及两个内部对应的电阻(电阻值R 2 1. 3k)分别形成一个。一阶RC低通滤波器Kawa Lai滤除比较器输出的DC误差电压中的纹波,截止介电频率为0•200。

滤波器的性能对环路锁定时间(RC的值)没有影响。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。压控振荡器VCO压控振荡器是一种改进的发射极定时多谐振荡器。主电路由反色,Q色和Q-Pak Q-nai组成。 Q22和Q23的发射极通过1 2、 13连接到定时电容器C,Q2的发射极分别连接到电阻器R2 2、 R2:Q18是控制接收器的输入缓冲器。接通电源,Q21,Q22和Q2 3、 Q21依次打开和关闭,电容器定期充电和放电,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,振荡频率f和定时电容器C之间没有差异。该关系可以表示为2200 /。振荡频率f | ll |的关系如图14-5所示。 VCO有两个电压输出端子,其中VCOoi输出TTL电平; VCOoi输出TTL电平。 VC02输出ECL电平。输出放大器A2和DC恢复电路是专为解调FM信号和FSK信号而设计的。输出放大器由A Q39组成。显然,这是一个恒流源引脚输入。缓冲后,两端发送到A2释放。直流恢复电路山Q4 2、 Qs Q44和其他组件,电流源Q用作周期性在Ch的正负敌人之间跳跃的信号,然后通过触发将鉴相器的输出电压分为两个通道关系如图14-5所示。如果环路的输入是FSK信号体育竞猜 ,即频率在往复器的输入,另一个被发送到DC恢复电路A3的基极,则S的集电极通过引脚14恢复电流。电路的输出电压是平均值DC。

然后,此直流电压VRM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信号时用作环路鉴相器滤波器,则锁定引脚14上的电压就是FM解调信号。施密特触发器专门设计用于解调FSK信号。其功能是将模拟信号转换为TTL数字信号,并恢复输出DC参考电压\ Ma(通过R26的基极),并通过A2放大误差。电压%分别发送至Q49和Q5。将%的底数与VREF进行比较。当监视> VREF时,Q50截止模拟锁相环实验,迫使Q54截止,Q55导通,因此引脚16输出低电平。当VY VREF接通Q“时亚博集团 ,Qs。被关闭,从而迫使其导通和关断,并且16为高电平。通过改变引脚15的电流,可以改变触发器的电平上下限的差也称为磁滞电压柿子,调整柿子可以消除触发引起的载波泄漏引起的FSK解调输出,特别是在数据传输相对较高的情况下六、实验步骤1、 PLL自由振荡频率测量板开关S1设置为“ 1000”,“ 0100”,“ 0010”,“ 0001”(即选择不同的定时电容器),观察TP6的自由振荡波形,并填写表14- 1频率(MHz)幅度(Vp-p)Sl = 1000 20p1 7. 507 1. 08 S1两个0100 C = 47p 468 1. 7 Sl = 0010 C = 110p 946 2. 6 S1 0001C = 1100p 14-1当si设置为1000时,两个20p当s2设置为0100时,c = 47p,从tp6观察到的波形如下图所示:当s3设置为0010时,从tp6观察到的波形如下图所示:观察到的波形如下图所示:当s4为设置为0001,两个1100p,从tp6观察到的波形如下图所示:2、同步带和捕获带的测量1)将S2设置为0010(即,VCO的自由振荡频率为4. 5MHz),并完成下表中所示的接线。

源端口的端口连接描述号。模块:输出信号5MHz,Vp-p = 500mV。编号。模块:P7是发送参考信号的PD。模块:P8,用于将VCO输出发送至PD。编号模块:用于测量VCO输出的P3信号的频率2)使用双轨示波器比较并观察5号模块的信号输入端子TP8和VCO输出信号TP6的波形,观察锁定频率,并完成表14-2。首先按下1号模块上的“ Frequency Adjustment”旋钮,选择“ X10”档,然后缓慢增加载波频率,直到不良电路失去锁定,此时将输入频率记录为fHl,然后降低fi直到循环被锁定为止,此时将输入频率记录为Genesis2。,继续减小fi,直到循环再次失去锁定,此时将频率记录为fLl,再次增加fi直到循环被锁定为止再次,将此时的频率记录为fL2,可以通过上述测试计算得到。同步带为:fH1-fLl捕获带为:fH2-fL2频率捕获带fl.l fl.2 fl!2 fm Sl = 0001 0. 441mhz 0. 620mhz 0. 751mhz 051mhzSl = 0010 2. 720mhz 920mhz 5. 230mhz 6. 820mhz Sl = 0100 9. 370mhz 1 1. 240mhz 1 1. 540mhz 1 k21] 430mhz Sl = 1000 1 8. 630mhz 2 0. 060mhz 2 0. 610mhz 2 1. 670mhz 14-2注意:此处我们仅选择45MHz频段进行实验,实验操作步骤为其他三个频段的ps基本相同,只需要调整模块5中S1的拨号方式和输入参考信号的频率即可。

从上表中可以得出,当sl = 0001时,同步带为fH1-fLl,捕获带为fH2-fL2 = 0. 131mhzo sl = 0010,同步带为fHl-fLl = lmhz ,并且捕获带为fH2-fL2 = 31mhzosl = 0100当同步带为fH1-fLl = 3. 06mhz,捕获带为fH2-fL2 = 3mhzsl = 1000时,同步带捕获带为fH2-fL2 = 3、更改W1的电阻(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,并观察VCO输出波形幅度,定时带和捕获带的变化在J1。 7.实验总结锁相环是指在通信接收器中使用的电路或模块。它的功能是处理接收到的信号并从中提取某个时钟的相位信息。换句话说,对于接收到的信号,模拟一个时钟信号,以便从特定的角度使这两个信号同步。锁相环电路由于其环路跟踪功能和易于集成而被广泛使用。在这个实验中,锁相环的两个重要参数被实际测量和分析。锁相环的同步带被定义为当频率增加和减小时失去同步时的频率临界值之间的差,而捕获带则是当频率增加时的临界值Z差。失去同步后重新同步。通过该实验,发现两者之间的关系是正时皮带包含捕获皮带。

实际上,闭环后,可以自动进入锁相状态的输入信号频率是最人为改变范围的下半部z(捕获区域)和最大改变范围的一半。环路可以保持锁定的输入信号频率为同步带,捕获带比同步带小,这在实验中也得到了验证。捕获带和同步带是影响锁相环性能的两个重要参数:前者影响锁相的可靠性,后者影响锁相后的相位误差。因此,我们希望实际锁相环的两个值尽可能大。在实验中,我们分别验证了锁和环的跳线开关的功能,以了解锁相环在不同状态下的锁紧情况,从而熟悉锁相环。 PLL的工作原理;验证锁相环的工作状态,并根据输出电平判断锁相环是否处于锁定状态;使用两种不同的方法来测量锁定和环路的频带。有实验结果nJ看到同步带和捕获带之间存在一定偏差,并且同步带比捕获带宽略高。这是因为在同步带的测量中,在高频和低频房屋勘测期间分别在高频和低频点处产生误差。总误差是这两个误差的总和。在捕获带的测量中,在高频点和低频点中的每个频率点处的频率误差都减小了,从而整体上减小了误差。总之,捕获带比定时带更接近锁相环的带宽。