频率合成器设计.doc

2004级本科课程(设计)
频率合成器
院(系)名称: 物理与电子信息学院
专业名称: 电子信息科学与技术
学生姓名: 乐
学号:
指导教师:
完成时间: 2007年10月05日
考勤报告成绩调试成绩奖励成绩总成绩
目录
1概述 4
2系统组成框图 4
4
3单元电路设计 4
4
÷M分频电路 5
74LS90结构及功能表 5
÷N分频电路 6
74LS191的结构及功能表 6
数字锁相环电路 9
9
CD4046电参数 10
12
12
12
14
5 心得体会 14
参考文献 14
附图一 15
附图二 16
设计任务书:
课题名称:频率合成器
设计要求:,画出原理图,制作PCB板;;
;;;
已知条件:主要元件CD4046、 4069、74LS191、。
功能要求:利用一个高稳定的晶振产生许多稳定度与晶振相同的频率,
学****要求:了解数锁相环CD4046、高频模拟锁相环NE564、低频锁相环NE567等集成电路锁相环的基本原理;学会锁相环的捕捉带、同步带及压控振荡器的控制特性等主要参数的测试方法;掌握用集成电路锁相环构成的锁相倍频、频率合成、FM调制解调、FSK调制解调及双音多频译码等现代通信中广泛应用的电路的设计与调试。

频率合成器可分为直接式频率合成器,间接式(或锁相)频率合成器和直接式数字频率合成器。
直接式频率合成器(DS)
直接式频率合成器是最先出现的一种合成器类型的频率信号源。这种频率合成器原理简单,易于实现。其合成方法大致可分为两种基本类型:一种是所谓非相关合成方法;另一种称为相关合成方法。
2)直接式数字频率合成器(DDS)
直接式数字频率合成器(DDS)与传统的频率合成器相比,DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点,广泛使用在电信与电子仪器领域,是实现设备全数字化的一个关键技术。DDS芯片中主要包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器三个部分(如Q2220)。频率控制寄存器可以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码;而相位累加器根据频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加,得到一个相位值;正弦计算器则对该相位值计算数字化正弦波幅度(芯片一般通过查表得到)。DDS芯片输出的一般是数字化的正弦波,因此还需经过高速D/A转换器和低通滤波器才能得到一个可用的模拟频率信号。
3)间接式(或锁相)频率合成器(IS)
间接式频率合成器又称为锁相频率合成器。锁相频率合成器是目前应用最广的频率合成器,也是本设计主要介绍的内容。
晶体振荡器能产生稳定度很高的固有频率。若要改变频率,需要更换晶振。LC振荡器改换频率虽然很方便,但频率稳定度由较低。用锁相环实现的频率合成器,既有稳定度高又有改换频率方便的优点。即用一个高稳定的晶振,可产生许多稳定度与晶振相同的频率,在现代通信中获得广泛应用。频率合成器的主要性能指标如下:
频率范围频率合成器的工作频率范围,该工作频率范围可分为若干个频段,一般适用途而定。在规定的频率范围内,任何指定的频率点上,频率合成器都能工作,且满足性能指标要求。
频率间隔频率合成器的输出频谱是不连续的。两个相邻频率之间的最小间隔称为频率间隔。
波道数频率合成器所能提供的频率点数。
频率转换时间频率转换后达到稳定工作所需的时间。
频率稳定度与准确度频率稳定度是指在规定时间间隔内合成器的频率偏离规定值的数值;频率准确度则是指实际工作频率偏离规定值得数值,即频率误差。

:
晶振JT与74LS04组成晶体振荡器,提供32KHZ的基准频率;74LS90组÷M分频电路,改变开关S的位置,即改变分频比M,同时也改变了频率间隔fR/M;74LS191组成可置数的÷N分频电路,改变数据输入端D0D1D2D3的状态,即改变分频比N或波道数。
本设计中主要涉及3方面的内容:
(1)是74LS90如何设置不同的M值;
(2)是74LS191如何设计不同N值;
(3)锁相环CD4046。
晶
体
振
荡
器
÷
M
分
频
电
路
锁
相
环
÷
N
分
频
电
路
图1系统组成框图
3. 单元电路设计
石英晶体振荡器的工作原理
CMOS晶体振荡器是以石英晶体为振