单片机500-999KHZ频率合成器超外差接收机 - 图文(3)

2019-08-30 19:47

500-999KHZ频率合成式超外差接收机

每一个加计数器含有时钟输入端CP、使能端EN、清零端R和输出端Q1-Q4。VDD接正电源,VSS接负电源或接地。

计数时既可以采用上升沿触发也可以采用下降沿进行触发。

1. 若采用上升沿触发,则触发信号接在CP管脚,使能端EN管脚置“1”; 2. 若采用下降沿触发,则触发信号接在EN管脚,CP管脚置“1”。 R管脚是异步清零端,高电平有效,当其置“1”时,计数器Q1-Q4都是输出“0”,当R管脚置“0”时,芯片可以计数。

Q1、Q2、Q3、Q4是BCD码输出端,当从CP端输入触发信号时,其时序图如图2-3所示。

0CPQ1Q2Q3Q41234567890图2-3 CD4518的 CP、Q1、Q2、Q3、Q4时序图

2.2.2 CD4518组成的分频电路

此设计中采用两片CD4518芯片,共四个计数器(即一个四分频和三个十分频)来构成4000分频器,即可将4MHZ的晶振信号转为1KHZ信号。如图2-4所示。

OUT15141312111095V5V16151413121110916RQ4Q3Q2Q1ENCPRQ4Q3Q2Q1ENCP4518(1)CPENQ1Q2Q3123454518(2)Q46R78CPENQ1Q2Q312345Q46R78IN

图2-4 4MHZ分频为1KHZ原理图

第一块芯片的第一个计数器的清零脚(7)连接在本计数器的(6)端,

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当计数器到达“8”状态就马上清零变为“0”状态,此时,时序图如图2-5所示。可以看出这时Q2与EN的关系为四分频。

Q2

计数器状态01234567012ENQ1Q3Q4图2-5 CD4518接为四分频器时时序图

其他三个计数器清零端都接地,没有清零,时序图类似图2-3所示,只是输入信号接在EN端,输入信号的下降沿触发计数,Q4与EN的关系为十分频。

2.3高稳定度1KHz参考信号总成

如图2-6所示为高稳定度1kHz参考信号总成电路图。

5V1413121110985V5V16151413121110916151KHz14131211109RQ4Q3Q2Q1ENCPRQ4Q3Q2Q1ENCP406912345674518(1)CPENQ1Q2Q3123454518(2)Q46R78CPENQ1Q2Q312345Q46R784MHz1M30p30p图2-6 高稳定度1kHz参考信号总成电路图

如图2-7所示为高稳定度1kHz参考信号PCB图。

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图2-7 高稳定度1kHz参考信号PCB图

如图2-8所示为高稳定度1kHz参考信号发生器实物图。

图2-8 高稳定度1kHz参考信号发生器实物图

如图2-9所示为实测1kHz波形图。

图2-9 实测1kHz波形图

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第3章 键盘输入式高稳定度本振电路

3.1以CD4046为核心的965-1465kHz锁相环电路

3.1.1 CD4046性能特点

CD4046是CMOS通用锁相环集成电路,主要特点:有很宽的电源电压范围3-18V,运行时功耗极小f0=10kHz时[8],功耗是600μW,输入阻抗极高,可达100 MΩ,工作频率在1MHz以下。 3.1.2 CD4046内部结构及引脚介绍

如图3-1所示为CD4046内部结构图,从图中可以看出CD4046内部主要包含有两个鉴相器,一个是异或门鉴相器(PD1)一个是边沿触发鉴相器(PD2)、一个压控振荡器(VCO)、一个前置放大器(A1)、输出缓冲放大器(A2)以及5V电压的基准稳压管[9]。

图3-1 CD4046内部结构图

114671258VCO+-A210153PD2Ui14A14046PD116VCC21319CD4046各管脚功能及所接元器件如下: (1)是锁定指示; (2)是PD1的输出端; (3)是比较输入端; (4)是VCO输出; (5)是VCO停振控制端;

(6)和(7)之间连接振荡电容C67; (8)是负电源端,采用单电源时接地; (9)是VCO的控制端; (10)是缓冲放大器的输出端;

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(11)接入振荡电阻R11,R11和电容C67,确定VCO自由振荡频率; (12)接入R12,确定控制电压等于“0”的时候的最低振荡频率; (13)PD2的输出端;

(14)是PLL参考基准信号输入; (15)是内部5V参考电压输出端; (16)是正电源引入端。 3.1.3 CD4046 锁相环电路

锁相环(PLL)组成如图3-2所示,分别是鉴相器(PD),压控荡器(VCO)以及低通滤波器(LPF)三个电路构成[10]。

基 准信 号1 k H z鉴 相 器P D低 通滤 波 器L P F压 控振 荡 器V C OVo分 频 器1 / N

图3-2 锁相环系统

(一)、鉴相器(PD)

鉴相器主要是指相位到电压的转换器,输出电压与两个输入信号之间的相位差成正比。

构成鉴相器的电路形式很多,实验中用到两种鉴相器:异或门鉴相器(PD1)和边沿触发鉴相器(PD2)[11]。

通过比较PD1和PD2的输入信号占空比可以看出PD2没有特定的要求,它是通过信号波形上(或下)跳信号相位的边缘,更改为PD1的话则需要信号波形的占空比,一定为50%,因此,本设计采用的是PD2。 (二)、压控振荡器(VCO)

压控振荡器,指的是电压和频率互相转换的一种频率变换器。通常是用瞬时频率ω0(t)与控制电压v9(t)之间的关系特性来表征压控振荡器(VCO)的特征。不加控制电压时,电压控制振荡器的振荡频率被称为自由振荡频率ωom(或压控振荡器的中心频率),瞬时角频率与控制电压之间的关系如公式3-1:

?o(t)??om?ko?v9(t) (3-1)

(k0:控制特性曲线的斜率,通常称为压控灵敏度) (三)、环路滤波器

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