高频信号源的设计与制作原理(3)

2019-05-26 19:49

东南大学成贤学院课程设计论文

AT89S52T2/P1.0T2EX/P1.1P1.2P1.3P1.4MOSI/P1.5MISO/P1.6SCK/P1.7RSTRXD/P3.0TXD/P3.1INT1/P3.3INT0/P3.2T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1GND12345678910111213141515171819204039383736353433323130292827262524232221VCCP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A8

(2)可在线ISP编程的8KB片内flash存储器

(3)256B的片内数据存储器;

(4)可编程的32根I/O口线(P0~P3); (5)4.0V~5.5V电压操作范围 (6)3个可编程定时器;

(7)双数据指针DPTR0和DPTR1;

(8)具有8个中断源、6个中断矢量、2级优先权的中断系统; (9)可在空闲和掉电两种低功耗方式运行; (10)3级程序锁定位;

(11)全双工的UART串行通信口; (12)1个看门狗定时器WDT;

(13)具有断电标志位POF;

(14)振荡器和时钟电路的全静态工作频率为0~30MHz; (15)与MCS-51单片机产品完全兼容。

1.4频率合成器

1.4.1锁相环路频率合成器的组成与工作原理 (1)直接分频式锁相频率合成器

直接式频率合成器构成如图3.2所示。它仅在锁相环的反馈支路中插入一个可编程控制的分频器(N)。

如图所示,高稳定度参考振荡信号经R次分频后,得到频率为fR的参考脉冲信号。同时压控振荡器输出经N次分频后得到频率为fN的脉冲信号,它们通过鉴相器进行比相。当环路处于锁定时,fR=fN=f0/N,则:

fo?NfN?NfR

显然,只要改变分频比N,即可达到改变输出频率fo的目的,从而实现了由fR合成fo的任务。在该电路中,输出频率点间隔?f?fR

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2.3.3 直接式频率合成器的组成:

1.4.2 吞脉冲式频率合成器的组成:

fo?NfN?NfR吞脉冲分频式频率合成器:

在实际应用中,特别在超高频工作情况下,为降低N分频器的输入频率,通常在N分频器与压控振荡器之间插入高速前置分频器)(÷P)以后,使频率合成器的输出频率点间隔扩大了P倍,这是我们所不希望的结果。

为了在给定的频段内合成更多的离散频率点,需减小上述方案之频率点间隔PfR。为此,在实际通信设备中通常采用双模前置分频器(÷P/(P+1))和含有吞食计数器的可编程分频器。其构成框图如上图所示,一般称它为吞脉冲PLL频率合成器。

通常N计数(分频)器的级数大于A计数器的级数,即N>A。在计数循环开始时,模式控制信号MC=0,前置分频比为P+1,这样A计数器每次比另一前置分频模式(P)多吞食一个脉冲。由于N、A计数器同时开始计数,A先计满,输出使模式控制逻辑状态变为MC=1,前置分频比变为P,直到N计数器计满,输出将模式控制逻辑重置成MC=0状态。这样,计数链路的总分频比是:

N??A(P?1)?P(N?A)?PN?A

fo?(PN?A)fR?PNfR

?AfR

可见,吞脉冲式频率合成器的输出频率点间隔仍然为fR

1.4.3 MC145146并行码输入集成锁相环频率合成器

MC145146的内部组成

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MC145146是由四位总线输入,锁存器选通和地址编程的大规模单片集成锁相环双模频率合成器。图3.4给出其方框图。

MC145146内含有三个计数器,其中10位÷N(N=3~1023)计数器和7位÷A(A=3~127)计数器组成吞脉冲程序分频器,12位÷R(R=3~4095)计数器为参考分频器,12位÷R(R=3~

4095)计数器为参考分频器。

地址码与锁存器的选通关系见下表

MC145146的内部框图

表3-1 MC145146地址码与锁存器的选通关系

A2 A1 A0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 20、

1 1 1 被选锁存器 0 1 2 3 4 5 6 7 功能 ÷A ÷A ÷N ÷N ÷N ÷R ÷R ÷R D0 D1 D2 D3 0 1 2 3 4 5 6 - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 - - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 的引脚 ·引脚1、2、

MC145146

19(D1、D2、D3、D4):数字输入端,将输入信号交流耦合到此引脚,其输入信

号频率应小于30MHz;

·引脚6、4(VDD、VSS):正电源与负电源,通常VSS接地。 ·引脚11、10、9(A2、A1、A0);参考地址码输入端,用于选择内部锁存器; ·引脚17、16(ΦR、ΦV):鉴相器双输出端,用于输出环路误差信号;

·引脚14(MC)为模式控制端,输出的模式控制信号加到双模前置分频器,即可

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以实现模式变换;

·引脚7、8(oscin、oscout)为参考振荡端,当两端接上一并联谐振晶体时,便组成一个参考频率振荡器; ·引脚3(fin):输入端,将前置分频器的输出信号交流耦合到此引脚,其输入信号频率应小于30MHz;

·引脚15(fv):输出端,该信号是经N分频器分频后输入到鉴相器信号。 ·引脚18(fR):输出端,该信号是参考振荡器产生的信号经R分频器分频的信号,也是鉴相器的另一个输入信号。

·引脚13(LD):为锁定检测端,用于检测锁定,当环路锁定时,LD为高电平,当环路失锁时,LD为低电平。

·引脚5(PDout):鉴相器单输出端,用于输出环路误差信号。 ·引脚12(ST):启动输入端。

MC145146的基本特性:

(1) R分频器分频比变化范围为3~4095; (2) N分频器分频比变化范围为3~1023; (3) A计数器分频比变化范围为3~127; (4) 编程控制方式:并行码分布输入; (5) 最高输入与振荡频率:>30MHz;

(6) 参考信号为片内振荡或外接输入,鉴相特性为线型; (7) 电源:+5V; (8)工艺:CMOS;

(9)封装:20引线双列直插。

显然,MC145146在实际应用时需外接环路滤波器LF、压控振荡器VCO和双模前置分频器。

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第二章 课程目的

2.1树立正确的设计理念

什么是好的电路设计?

在满足产品性能指标的前提下,追求电路简单、成本低、可靠性高、

2.2学会项目的设计流程

学会理解指标、分解指标、确定指标(自上而下,层层分解、确定指标);

2.3养成良好的研究习惯

习惯成自然,好习惯使你受益终身

2.3巩固与知新

子曰:学而时习之 不已悦乎 温故而知新

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