基于锁相环的频率合成电路设计

时间：07-30 来源：21IC 点击：

相位比较器1采用异或门结构，使用时要求输入信号占空比为50％。当两路输入信号的高低电平相异时，输出信号为高电平，反之，输出信号为低电平。相位比较器1的捕捉能力和滤波器有关，选择合适的滤波器可以得到较宽的捕捉范围。相位比较器2由一个信号的上升沿控制，它对输入信号的占空比要求不高，允许输入非对称波形，具有很宽的捕捉范围。相位比较器2的输出和两路输入信号的频率高低有关，当14脚的输入信号比3脚的比较信号频率低时，输出为逻辑"0"，反之则输出逻辑"1"。如果两信号的频率相同而相位不同，当输人信号的相位滞后于比较信号时，相位比较器2输出的为正脉冲，当相位超前时则输出为负脉冲。而当两个输入脉冲的频率和相位均相同时，相位比较器2的输出为高阻态。压控振荡器需要外接电阻R1、R2和电容C1。R1、C1是充放电元件，电阻R2起频率补偿作用。VCO的振荡频率不仅和R1、R以及C1的取值有关，还和电源电压有关，电源电压越高振荡频率越高。

3 频率合成器外围电路设计

3．1 参考频率源

本设计中参考频率源选用CMOS石英晶体多谐振荡器-产生2MHz的矩形脉冲信号，电路如图7所示。

3．2 可变分频器

可变分频器由集成四位二进制同步加法计数器74LS161来完成。这里采用4片74LS161通过预置数的方法来实现可变分频。为提高工作速度，可采用图8所示接法。利用同步方案最高可实现65536分频。预制值=65536-N。经过可变分频后获得的信号是窄脉冲信号，在输出端可利用74LS74对该信号进行二分频，以便获得方波信号，从而满足相位比较器1的占空比要求。此时实际分频系数变为2N。电路如图8所示。

参考分频器与可变分频器采用同样的电路，目的在于通过设置不同的分频系数M，以实现不同的频率间隔的需求。

3．3 环路滤波

本设计选取无源比例积分滤波器作为环路滤波器，其时间常数T=(R7+R8)C5电路如图9所示。
4 电路的调试

在调试的过程中需注意R1、R以及C1的选取，选取不同的R1、R、C1并合理设置可变分频系数N就可获得不同频率范围的输出信号，同时根据所需情况选取合适的滤波器，设置不同的参考分频系数即可改变频率间隔。

5 结束语

本电路由于频率范围和频率间隔可根据具体需要进行调节，且输出信号频率具有高稳定性和准确性，可广泛作为离散信号源来使用，也可用于集成。此外，如用单片机对分频器的置数端进行控制，可更加方便地实现频率的调整。

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