第5章集成锁相环路.ppt

第5章集成锁相环路
图5-1 平衡模拟乘法器原理图
图5-2 模拟乘法器三角形鉴相特性
乘法器具有三角形鉴相特性，如图5-2所示。误差电压最大值为+UR，最小值为-UR，鉴相特性斜率为
(5-4)
(2)器
振荡器原理图图5-19示出了一个积分-施密特触发型压控振荡器原理图。电路由恒流源(IO)、积分器(V1、V2、V3、VD1、VD2和CT)和施密特触发器组成。
(5-16)
(5-17)
式中gm为恒流源跨导；
图5-19 积分-施密特触发型压控振荡器原理图
图5-20 SL566的实际电路
图5-21示出了同时能输出三角波、方波和正弦波的单片集成压控波形发生器5G8038的方框图。它由两个电流源、两个电压比较器、一个触发器、一个方波输出缓冲器(缓冲Ⅱ)、一个三角波输出缓冲器(缓冲Ⅰ)和一个正弦波变换电路组成。
图5-21 5G8038方框图
输出波形的频率为0001Hz～300kHz，频率的变化由外接的定时电阻和定时电容决定。频率可根据下式计算：
(5-18)
若RA=RB=RT，则
(5-19)
若两个定时电阻合并成一个时，则频率变为
(5-20)
选择不同的定时电容和电阻，可使工作频率覆盖001Hz～1MHz以上。根据本电路的特殊设计，振荡频率的近似计算式为
(5-21)
二、射极耦合多谐振荡器型压控振荡器
图5-23示出了射极耦合压控多谐振荡器的原理电路的各点波形图。图中交叉耦合的晶体管V1、V2组成正反馈级，并分别接受有电压uc控制的恒流源IO1、IO2(通常选择IO1=IO2=IO）。
式中gm为压控恒流源的跨导；
(5-22)
(5-23)
图5-23 射极耦合压控多谐振荡器
(a)原理电路；(b)各点波形
图5-24 MC1658的实际电路
三、LC负阻型压控振荡器
图5-25示出了一个宜于单片集成的变容管调谐的LC压控振荡器原理图。电路由变容管电容CD、振荡回路LCs、发射极耦合电路V1、V2和恒流源IO组成。V2基极与V1集电极之间接成正反馈级。当出现扰动,在回路中形成10端电压uc1升高,口端电压ub1下降,因为ub2=uc1,随之引起:uc1↑→ub2↑→Ie2↑→Ie1↓→Ic1↓。
反之亦然。可见V1呈现一负阻并接在振荡回路两端，所以这种振荡器是一个负阻振荡器。分析可得振荡频率为?
(5-24)
式中Cs为外接回路电容（包括晶体管输入电容和
寄生电容）；
CD为变容二极管的电容
(5-25)
将(5-25)式代入(5-24)式，可得
(5-26)
可见，f～uD关系不是线性的。由(5-25)或(5-26)式
所决定的CD～uD关系和f～uD关系示于图5-26。回路电
感L由下式决定：
（5-27）
式中Cmin和Cmax分别为回路的最小和最大总电容。
压控振荡器的控制灵敏度Ko在工程上可用下式近似求得：
（5-28）
图5-25 LC负阻压控振荡器原理图
图5-26 CD～uD和f～uD关系曲线
图5-27 E1648实际电路图
四、数字门电路型压控振荡器
用数字门电路组成压控振荡器的形式很多。压控振荡器既可以用MOS、CMOS门电路，也可以用TTL（STTL，LSTTL）等门电路来构成。本节只介绍用CMOS门电路构成的压控振荡器。
图5-28示出了一个CMOS数字门电路型压控振荡器的原理图。
图5-28 CMOS数字门电路型压控振荡器原理图
可得振荡频率为
由于IO受控于uc，故f亦随uc变化，起到了压控振荡器的作用。
国产典型的CMOS数字集成锁相环5G4046(J691、CD4046)中的VCO就是采用这种电路，实际线路如图5-29所示。
(5-29)
图5-29 5G4046（J691、CD4046）中的VCO实际线路
当N1栅极加上控制电压uc后，它能改变流过P1，亦即流过P2中的电流，起到uc控制充电电流的作用。分析可得
式中UTN和UTP分别为N沟道和P沟道场效应管的阈电压。将(5-30)式代入(5-29)式，得到
(5-30)
(5-31)
第4节 通用单片集成锁相环
一、高频单片集成锁相环
NE560是56系列单片集成锁相环路中最基本的一种电路，其方框图如图5-30所示。它包括鉴相器、压控振荡器、环路滤波器、限幅器和两个缓冲放大器。