高频信号源的设计与制作原理(5)

2019-05-26 19:49

东南大学成贤学院课程设计论文

④环路滤波器LF

设环路滤波器的上限截止频率为fH,从滤波的角度考虑,应有。 若选简单RC低通滤波器,则有:fH?12?RC

取fR?10?103?1000fH?1000/(2?RC),则RC?1/(20?)?15.9(ms) 取C?10?F,则R?1590?。

这里选RC有源比例积分滤波器作环路滤波器,取R?1590?,R1?1k?,R2?10k?。

运算放大器可选单电源运放LM358。

(3)实际电路

4.1.3锁相频率合成器

(1)基本电路

(2)工作原理

N计数器级数大于A计数器(N>A)。计数循环开始,模式控制信号MC=0,前置分频为P+1级分频(÷(P+1))。A计数器计满后,MC信号置为1,前置分频÷P,N计数器接着之前计数。前置分频为P+1时,计数A次;前置分频为P时,计数N-A次。

计数链条总分频比为:

N=A(P+1)+P(N-A)=PN+A

f0=( PN+A)fR

此外,来自压控振荡器和双模前置分频器的输入信号fin同时加到A和N计数器进行计数分频。输入D1、D2、D3、D4在地址码A2~A0控制下设置A和N,分别控制两计数器的分频比。由于N>A,A计数器先计满,输出脉冲使双模双模控制逻辑MC由0变1,N计数器继续计数直到计满,MC重置为0状态,

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并将两计数器同时复零。

R、N计数器的输出(A、B)同时送到鉴相器进行锁相状态检测。输出?R、?V 分别反映信号AB间超前与滞后情况。两电压经过低通滤波器去控制VCO的震荡频率以改善锁相状态,直到环路处于锁定状态,即fR=fV,?R=?V。7、8脚电压维持在高电平,锁相状态检测输出LD为高电平,LED灯亮。 (3)145146频率合成器

①内部组成:MC145146是由4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。

②芯片引脚:

引脚1、2、20、19(D1、D2、D3、D4):数字输入端,将输入信号交流耦合到此引脚,其输入信号率应小于30MHz;

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(ФR、ФV):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,即可以实现模式变化。

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):鉴相器输出端,用于输出环路误差信号 (4)双模前置分频器

MB504L是由富士通生产的双模前置分频器,分频比为32/33或者64/65。由MC145146内的鉴相器、运放LM358组成的有源低通滤波器和三极管9018构成的压控振荡器组成锁相环,再与MC145146内参考频率固定分频器、外部信号固定分频器和MB504L组成频率合成器。 ①基本电路: ②基本特性:

合成原理N?=A(P+1)+P(N-A)=PN+A

fo=(PN+A)fN=PNfR+AfR

用MB504L实现,与N计数器和A计数器一起构成吞脉冲程序分频器。

引脚6、4、(VDD、VSS):正电源与负电源,通常VSS接地;

4.2频率设置及显示电路 (1)按键开关

采用单键开关设置频率,S1——频率增加10KHZ, S2——频率增加100KHZ, S3——频率增加1MHZ 显示为十进制,分频控制为二进制。

(2)LED数码管显示

单片机的P1口用于控制4位LED的段选码;P2口的P2.0-P2.3用于控制4位LED位选码。由于所有的段选码连在一起,所以同一瞬只能显示同一种字符。

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单片机内部烧录的程序使P10~P18管脚输出一位数字的段码,P00~P03管脚输出数据D0~D3,P20~P22输出地址到A0~A2,P33输出到ST,P34~P37输出位码。单片机振荡时钟信号由晶振Y2、电容C61、C62产生,其频率为12MHz。由于单片机为输出开路型,P00~P07口接1kΩ排阻,起上拉电阻作用。输出位码同时送至四位数码显示,但由于段码控制,每次只有一位数字的共阳端接高电平,既每次只有一位数码显示。

(3)共阳数码管显示电路

电路采用动态显示方式以减小显示电路的电流,减小功耗。

其原理是:每次只显示一位数字,但每位数字间显示间隔短,视觉上四位数字同时亮。四位数字七段显示a~g管脚对应连接,与单片机P0口相应输出端相连。每次单片机输出的八位二进制段码分别送给四位显示器,但由于位码每次保证只有一位输出高电平,每次只有一位数字的LED灯亮。输出的位码使四位显示轮流接高电平既轮流显示各位数字。

(4)5.2.3 驱动器 图5.2.3 驱动器

GNDc1c2c3c43Q61Q621COM1COM2Q63Q64COM3COM4 CBEPNPPNPPNPPNP2+5Vf98g2f2fe76543219876543a2b2coma1b1g2a2b2comcomacomagaaggdbcdpfebcdpfegdbcdpfeddcpd22g1cpd11cpd2210111213141516171810111213141516cpddcpd由于单片机输出电流较小,不足以驱动七段共阳数码管,采用PNP管作为驱动器,对单片机输出电流 放大,减小单片机电流负载。以Q61为例:当单片机输出位码COM1为低电平时,三极管道通,输出C1

为高电平,显示一位数字。

4.3输出电路

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cpddedgcdgeeeR6141k1718cpd11e2d2e1d1e2d2e1d1g1a1b1bcdpf1f2f1J321J4gbac4c3afbfagbc2c1fba东南大学成贤学院课程设计论文

C41104L41DG2G1SVCO MIDGND+9VR414.7KL424.7uHRV1104G2L43ZK 1uH1uHQ13SK122CV419-50C42104R42100CV429-50GND GNDGND(1) 场效应管: 隔离放大,在外加电压时调节可变电阻RV1用万用表测量源极静态工作电压为4.5v

(2) 射极输出器:

ZK

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GND+9V+R5112KC52391CE5110uC54103GNDC51Q09018J1103R5430R5320012R5212KC55391C53103东南大学成贤学院课程设计论文

在电路J1两端并联一可调电阻测量电阻两端电压。调节电阻阻值使交流电压表示数为断开电阻直接测量的输出电压值的1/2,即可保证电阻阻值与输出交流阻抗相等。最后,断开电路,单独测量可调电阻阻值既得输出交流阻抗大小。由于电路频率较高,万用表测量频率不能达到要求,测量时选用交流毫伏表。

4.4电源部分

9V稳压电源输入

1J021GND+9VR71+9V4.7KD71ALEDU4LM7805CT21VinGNDKGNDR721247+5V3+5VC71+CE7147310u+CE7210u2C72473

图5.4.1 电源输入 电源显示电路,其中R72为限流电阻。 变压,为电路中各芯片提供5V电压 保证输出5V不变。

其中R72选用功率1W的电阻,阻值10Ω以保护LM7805CT。并联电容可减少电源电压变化的影响,

GND第五章 调试总结

5.1调试电路

5.1.1压控振荡器电路的调试

要对压控振荡器进行调试,必须先保证压控振荡器在压控信号为零时(即不加控制电压时)的输出频率为28—34MHz,即电源接+9V,C35右管脚输出信号的频率最小为为38.7MHZ。远远大于要求的28—34MHZ的最大值34MHZ,没有达到要求。经过计算当L33=0.44uH时的震荡频率大约28MHZ。于是在原有L33(0.22uH)的基础上串联了一个0.22uH后,在压控电压为0V时,输出信号的频率最小为36MHZ,还是偏大,于是在L33上并联了一个C331=30p后,输出信号的频率最小为27.2MHZ,调节CV31可使频率达到28.0MHZ—32MHZ

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