第2章 频率合成器的工作原理与主要部件ppt课件.ppt

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1、锁相与频率合成第二章.频率合成器的工作原理和主要部件第二章.频率合成器的工作原理和主要部件1.频率合成技术:即:将一个高稳定度和高精度的标准频率信号(经过加,减,乘,除)四则运算,产生同样高稳定度和高精度的大量离散频率的技术.第二章.频率合成器的工作原理和主要部件2.频率合成器(频率综合器):即:根据频率合成原理所组成的设备或仪器称为频率合成器.第二章.频率合成器的工作原理和主要部件3.分类:按其合成的型式分为:直接频率合成法锁相频率合成法直接数字频率合成法§2-1频率合成的方法及其工作原理§2-1频率合成的方法及其工作原理§2-1-1直接频率合成法直接频率合成法是将基准信号通过脉冲形成电路(

2、谐波发生器),产生各次谐波,再经过混频,分频,倍频,滤波等进行频率变换和组合,最后产生大量的所需的离散信号.§2-1频率合成的方法及其工作原理§2-1频率合成的方法及其工作原理直接频率合成法优点:频率转换时间短,可得到任意小数值的频率增量缺点:其合成的频率范围将受限制,且采用了大量的混频,分频,倍频,滤波等装置,使合成器不仅体积增大,成本增高.而且输出的谐波的噪声及寄生频率难以抑制.§2-1频率合成的方法及其工作原理§2-1-2锁相频率合成法是一种通过晶体振荡器产生的标准信号,在给定的范围内,产生同稳定度的大量的离散频率信号.§2-1频率合成的方法及其工作原理一.脉控锁相法脉控锁相式频率合成器

3、是一种锁相电压控制振荡器.§2-1频率合成的方法及其工作原理优点:电路结构简单,可以得到较高的指标.缺点:对VCO精度要求较高,要求在以内,如果超过这个范围,环路就会锁定在邻近的谐波上,造成频道选择困难,而且倍频次数越高,分辨率就越差,因此,此方法提供的频道数有限.§2-1频率合成的方法及其工作原理二.数字锁相法数字式频率合成器是锁相式频率合成器的一种特例,其区别在于锁相环路中插入变频分频器.§2-1频率合成的方法及其工作原理优点:此锁相环相当于一个窄带跟踪滤波器,具有良好的窄带跟踪特性和抑制输入信号的寄生干扰能力,节省了大量的滤波器.有利于集成化,小型化.而且如果VCO具有较高的短期频率稳定

4、度,晶体振荡器具有较高的长期稳定度,即能得到高质量的信号输出,故在实际中得到广泛的应用.§2-2数字鉴相器§2-2数字鉴相器在锁相式频率合成器中,采用的鉴相器种类较多.一.鉴相器的分类按鉴相特性:正弦形鉴相器锯齿形鉴相器三角形鉴相器按电路性质分为:模拟鉴相器数字鉴相器§2-2数字鉴相器二.数字鉴相器的基本要求:(1)具有较大的鉴相灵敏度(2)纹波输出小(3)鉴相特性线性区域大(4)具有鉴频能力§2-2-1门鉴相器-----与非门1.与非门VRVVVd110011101001§2-2-1门鉴相器-----与非门基准信号VR与VV比较信号的占空比均为1:1,其相差均为§2-2-1门鉴相器-----

5、与非门由此,可以画出与非门鉴相器的关系图§2-2-1门鉴相器-----异或门§2-2-1门鉴相器-----异或门§2-2-1门鉴相器-----异或门从图中可以看出,异或门输出的波形为输入波形周期的一半§2-2-1门鉴相器-----异或门§2-2-1门鉴相器-----异或门异或门鉴相器具有三角形鉴相特性,其鉴相灵敏度是与非门鉴相器的两倍,重复频率也扩大一倍,从而使输出平均电压纹波减小.§2-2-2触发器鉴相器-----RS触发器一.RS触发器§2-2-2触发器鉴相器-----RS触发器§2-2-2触发器鉴相器-----RS触发器§2-2-2触发器鉴相器-----JK触发器二.JK触发器§2-2-

6、2触发器鉴相器-----JK触发器其为下降沿触发当时§2-2-2触发器鉴相器-----JK触发器(1)鉴相器的输出电压Vd与相位差成线性关系,其线性范围是.(2)因为触发器是边沿触发,因此与输入信号的占空比不相关.(3)当环路锁定时,存在恒定的相位差.(4)电路集成化,使用方便.三.触发器鉴相器的特点§2-2-3数字式鉴频鉴相器数字式鉴频鉴相器是一种新型的鉴相电路,它利用输入信号的跳变沿触发工作,属于边缘控制数字式鉴频鉴相器.它既能鉴相,又能鉴频.它只是对两输入信号的跳变沿进行比较,因此对输入信号的占空比无固定要求,性能优越.§2-2-3数字式鉴频鉴相器数字式鉴频鉴相器分为:电压型鉴频鉴相器电

7、流型鉴频鉴相器一.电压型鉴频鉴相器ST002--------由数字比相器,恒压泵电路,有源比例积分滤波器构成一.电压型鉴频鉴相器1.数字比相器由9块与非门电路组成波形图图5-10T4044同频鉴相波形(a)R与V同相；(b)R滞后V；(c)R超前V一.电压型鉴频鉴相器结论:(1)此比相器只对输入脉冲信号的下降沿有比相作用,而脉冲上升沿不影响输出电平.即对输入脉冲的宽度无一定要求.(2)由与非门2,