Vi(Vp-p) Vo(Vp-p) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 五、实验报告
1．画出变容二极管振荡器的等效电路，说明如何计算振荡器的频率振荡范围。
2．在同一座标纸上画出两根变容二极管的静态调制特性曲线，并求出其调制灵敏度S，说明 曲线斜率受哪些因素的影响。
3．根据实验步骤(四)的测量结果，并结合相频特性测试所得的S曲线，求出变容二极管输出 调频波的频偏△f。
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实验五 集成锁相环调频鉴频实验 FM2
一、实验目的
1．掌握通用单片集成锁相环LM565的工作原理和应用。 2．掌握LM565用作调频器的工作原理和应用方法。 3．掌握LM565用作鉴频器的工作原理和应用方法。 二、实验仪器与设备
1．THEX-1型实验平台、集成锁相环调频鉴频实验（FM2两块） 2．20MHz双踪示波器、万用表 三、实验原理
（一）LM565简介
LM565是一块工作频率低于1MHz的通用单片集成锁相环路，其组成方框图和引脚框图如图5-1所示。它包含鉴相器、压控振荡器和放大器三部分。鉴相器为双平衡模拟相乘电路，压控振荡器为积分—施密特电路。输入信号加在2、3端，7端外接电容器C与放大器的集电极电阻R（典型值为3.6K）组成环路滤波器。由7端输出的误差电压在内部直接加到压控振荡器的控制端。6端提供了一个参考电压，其标称值与7端相同。6、7端可以一起作为后接差动放大器的偏置。压控振荡器的定时电阻RT接在8端，定时电容CT接在9端，振荡信号从4端输出。压控振荡器的输出端4与鉴相器反馈输入端5是断开的，允许插入分频器来做频率合成器。
VCC正电源 10C 输信号入信号输入 反馈输入VC出 O输2354R76鉴 相 器放 大 器解调输出参考电压
定时电阻压控振荡器8RT91CT负电源信号输入信号输入VCO输出反馈输入参考电压解调输出1234567LM565CN1413121110NCNCNCNC正电源9定时电容8定时电阻定时电容负电源-VCCVCC图5-1 LM565内部原理框图和引脚框图
对LM565而言，压控振荡器振荡频率可近似表示为： 压控灵敏度为：K0?f?1.24RTCT50f EC22
式中EC是电源电压（双向馈电时则为总电压）。 鉴相灵敏度为：Kd?1.4?
放大器增益为：A?1.4
LM565工作频率范围为0.001Hz~500KHz，电源电压为±6~±12V，鉴频失真低于0.2%，最大锁定范围为±60%f，输入电阻为10K，典型工作电流为8mA。主要用于FSK解调、单音解码、宽带FM解调、数据同步、倍频与分频等方面。
（二）实际电路介绍 实际电路如图5-2所示。 +12VR210KC70.47uE210u E14.7uR14.7KR34.7KR44.7KR610KD2LED(R)
TP3J4TP4定时电阻选择R145.6KC10.01u32541U1LM565CN1087R5390TP1R8680C65100PC20.01uFJ1调频波输入反馈输入J1音频输出E310u音频输入69R7680VCO输出R1210KTP2
J3带宽选择正弦波输入比例积分 调频波输出
R13510定时电容选择R92.2KR1082R111KRC积分C5300PC7120PC862PC30.022uFE43.3uE5100u图5-2 集成锁相环调频鉴频电原理图 图中，9脚的定时电路选择为锁相环压控振荡器的频率粗调，分为三个频段。8脚的定时电路选择为压控振荡器各个频段的频率细调。带宽选择确定环路滤波器的带宽。滤波器可选择比例积分滤波器或RC滤波器。
1．调频器：从图5-1可知，压控振荡器自身就是一个调频器，因为它的瞬时频率正比于输入音频信号的幅度，所以压控振荡器可以直接用作调频器，但是由于它的振荡频率的温度漂移以及控制特性的非线性，不能产生高质量的FM信号。同时由于锁相环中压控振荡器的线性范围可限，所以输入信号的幅度不应过高。图5-2中，J1输入音频，J3即可输出调频波，调频波频率由定时
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电容、定时电阻决定。
2．锁相环路部件特性
锁相环是一个相位的负反馈控制系统。这个负反馈控制系统是由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三个基本部件组成，基本构成如图5-3。实际应用中有各种形式的环路，但它们都是由这个基本环路演变而来的。下面逐个介绍基本部件在环路中的作用。
PLL
图5-3 锁相环路的基本构成
1(t)P Dud(t)L Fuc(t)VCO2(t) （1）鉴相器
鉴相器是一个相位比较装置，用来检测输入信号相位? 1(t)与反馈信号相位?2(t)之间的相位差
?e(t)。输出的误差信号ud(t)是相差?e(t)的函数，即ud(t)?f??e(t)?
鉴相特性f??e(t)?可以是多种多样的，有正弦形特性、三角形特性、锯齿形特性等等。常用的正弦鉴相器可用模拟相乘器与低通滤波器的串接作为模型，如图5-4所示。
ui(t)
ud(t)L P F
uo(t)图5-4 正弦鉴相器模型
设相乘器的相乘系数为Km[单位为1/V]，输入信号ui(t)与反馈信号u0(t)经相乘作用
Kmui(t)u0(t)?KmUisin??0??1(t)?Uocos??0??2(t)?
11?KmUiU0sin?2?0t??1(t)??2(t)??KmUiU0sin??1(t)??2(t)?22经过低通滤波器（LPF）滤除2?0成分之后，得到误差电压
ud(t)?1KmUiU0sin??1(t)??2(t)? 2令Ud?1KmUiU0为鉴相器的最大输出电压，则ud(t)?Udsin?e(t) 2这就是正弦鉴相特性，如图5-5。
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-360-270-180-90ud(t)90180270360e(t)图5-5 正弦鉴相特性 鉴相器的电路是多种多样的，总的可以分为两大类：第一类是相乘器电路，它是对输入信号波形与输出信号波形的乘积进行平均，从而获得直流的误差输出，如上面分析所述。第二类是序列电路，它的输出电压是输入信号过零点与反馈电压过零点之间时间差的函数。因此这类鉴相器的输出只与波形的边沿有关，与其它是无关的。这类鉴相器适用于方波（也可以用正弦波通过限幅得到）输入，通常用数字电路构成。 （2）环路滤波器
环路滤波器具有低通特性，它可以起到图5-4中低通滤波器的作用，更重要的是它对环路参数调整起着决定性的作用。环路滤波器是一个线性电路，在时域分析中可用一个传输算子F(p)来表示，其中p(?ddt)是微分算子；在频域分析中可用传递函数F(s)表示，其中s(a?j?)是复频率；若用s?j?代入F(s)就得到它的频率响应F(j?)，故环路滤波器模型可表示为图5-6。
常用的环路滤波器有RC积分滤波器、无源比例积分滤波器和有源比例积分滤波器三种，现分别说明如下。
ud(t)F(P)uc(t)ud(s)F(s)uc(s)
图5-6 环路滤波器的模型
①、RC积分滤波器
这是结构最简单的低通滤波器，电路构成如图5-7，其传输算子
F(p)?1 （5-1）
1?p?1式中?1?RC是时间常数，这是这种滤波器唯一可调的参数。
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