图5压控振荡电路图
压控振荡电路由芯片内部的Q8、Q5、Q4、Q1、Q7、Q6,10脚和12脚外接LC谐振回路(含MV209)组成正反馈(反相720°)。其振荡频率由图5计算。
f0?12?LC
1 3-1
C?1CD1?CD2?C7 3-2
图6 MC1648内部电路图
VCO的芯片管脚3为缓冲输出,供前置分频器MC12022。该芯片的5脚是自动增益控制电路(AGC)的反馈端。MC1648芯片内部的AGC电路(自动增益电路)维持VCO输出电压的稳定,使之不会因为频率的变化而变化,且VCO输出的信号幅度基本上与输出频率无关。同时也具有较宽的压控范围;调节Rx使VCO输出为无明显失真的正弦波。结合MC1648的内部电路图,可以得到:当输出电压高于1V时,二极管D1反偏,电压为负,使Q8的基极电压减小,集电极电压增大,这样Q7的Vbc减小,电压放大倍数减小,使得输出电压Vout0.1V,使得输出电压进一步稳定。
VCO产生的振荡频率范围和变容二极管的压容特性有关。图7为变容二极管的测试图 。可利用图中(a)所示的测量电路来测量变容二极管MV209的压容特性。(b)为其压容特性和压控振荡器的压控特性示意图。从图中可见变容二极管的反偏电压从Vdmin到Vdmax变化,对应的输出频率范围是Fmin到Fmax。在预先给定L的情况下,给变容二极管加不同的电压,测得对应的谐振频率,从而可以计算出 Cd的值。减小谐振回路的电感感抗,改变电容容量,不需要并联二极管即可很容易地实现频率扩展,在试验中利用该方法用单管电感,绕6圈,曾使输出
1减小,稳定在
1V±
达到87MHZ以上,本设计中通过该方法使输出频率的范围扩展到14~45MHz.
图7 变容二极管的测试特性
3.2锁相环式频率合成器的设计
锁相环路的数学模型:锁相环路的的性能主要取决于鉴相器、压控振荡器和环路滤波器三个基本组成部分,下面先对他们的基本特性予以说明。 3.2.1鉴相器(PD)
设压控振荡器的输出电压为 u0?t?为:
u0?t??Uomcos?w0Ot??0t? 3-3
式中,wo0是压控振荡器未加控制电压时固定振荡角频率:?0?t?是以wo0为参考的瞬时相位。
环路输入电压ut?t?为:
ut?t??Utmsin?wtt? 3-4
要对两个信号的瞬时相位进行比较,需要在同一频率上进行。为此,可将输入信号ut?t?的总相位改写成:
wtt??wo0??wt?wo0??t?wo0t??t?t? 3-5
式中,?t?t?是以wo0t为参考的输入信号瞬时相位,它等于:
?t?t???wt?wo0?t 3-6
将式3-5代入式3-3中,则得输入信号ut?t?的表达式为:
ut?t??Utmsin?wo0t??t?t?? 3-7
由式3-7和式3-3可知,ut?t?和u0?t?之间的瞬时相位差为:
?e?t???t?t???0?t? 3-8
鉴相器有各种实现电路,例如采用相乘器的乘积型鉴相器和采用包络检波器的叠加性鉴相器,他们的鉴相特性均可表示为:
??e?t??uD?t??Adsin 3-9
式中,Ad为鉴相器的最大输出电压。根据式3-9可作出鉴相器的相位模型,