基于锁相环的低频函数发生器

A2~RA0 从000到111 的8 个状态。MC145151- 2 提供的2 个鉴相器A 和B 均可以使用， 本设计选用鉴相器A。

MC145151- 2 的LD 用于指示回路锁定， 外接1 只LED, 失锁时LED 闪烁。MC145151- 2 的鉴相输出端为PDout, 该输出端需接一个由阻容网络构成的低通滤波器。若选用鉴相器B, ФR 和ФV 输出则接有源低通滤波器。滤波器的输出则接由两级运算放大器构成的信号放大调整电路， 增加控制电压的动态范围，实现多频点输出的设计要求， 这因为MC145151-2 的鉴相输出经滤波后的直流电平为+2 V~+3 V 之间， 可以控制ICL8038, 但电压变化范围小， 控制频点有限， 因此必须增加放大器。放大器的输出可以控制以ICL8038 为核心构成的压控振荡器电路， 该电路可以通过设置CB4、CB5、CB6 三个跳线来选择不同容值， 从而选择高、中、低3 段频率输出， 保证有足够宽的频率输出动态范围， 促使ICL8038 的性能得以充分发挥。

4.3 匹配输出电路

匹配输出电路如图5 所示。这部分电路主要功能： 进一步放大输出信号; 阻抗匹配， 提高信号源的带载能力， 经验证电路的带载能力不低于20 mA.

5 电路PCB 设计及调试

5.1 PCB 设计应注意的问题

在PCB 版图设计过程中应该注意以下几点：

要慎重处理模拟地和数字地。要把模拟部分与数字部分分块布局， 数字部分最好能够大面积覆铜接地。PCB 板上要用低阻地平面分别将模拟地和数字地连接， 再在某一点上将两地相连;信号线尽量布在焊接面上，器件面为地平面， 这样可减少信号间的干扰， 这一点对系统性能的稳定尤为重要;集成电路的电源输入端与地端最好接滤波电容器， 并且电容器与器件的电源引脚和地引脚两端围成的回路面积越小越好。

5.2 电路调试应注意的问题

( 1) MC145151- 2 的除R 分频器已内接上拉电阻， RA0~RA1 置"1"时需悬空， 不可接高电平。

( 2) ICL8038 的方波输出要加上拉电阻， 若要与TTL 电平兼容， 必须接+5 V 电源。MC145151- 2 对输入电平有要求， 在+5 V 电源下， 输入方波的高电平不能超过+5 V, 低电平不能低于+1.5 V.

( 3) MC145151- 2 鉴相输出电压与ICL8038 控制电平的匹配， 是整个电路实现比较重要的问题。

应将ICL8038 接成直流电源分压控制的函数发生电路。ICL8038 的电压控制范围： 2/3(|VCC|+|- VEE|)+2 V

( 4) 关于信号放大电路的阻抗匹配问题。由于OP07 的输入阻抗不够大， 如果直接把滤波后的电压接入放大器， 电压将为零，放大器也没有输出， 需要加一级跟随器进行阻抗匹配。

( 5) 关于信号放大电路的放大倍数问题。由于滤波输出电压跌落在控制范围内， 但变化范围小， 如果信号放大电路的放大倍数选择不当会导致控制电压太大， 超出ICL8038 的最高控制电平， 从而造成MC145151- 2 失锁。调试时应先用精密电位器将放大倍数调整后， 再分别测量电位器的阻值， 用相对应的色环电阻进行更换。

6 结束语

基于MC145151- 2 和ICL8038 的低频锁相环函数发生器， 能产生低频段的正弦波、方波、三角多种波形， 电路结构简单， 其生成的波形平滑、无毛刺、波形稳定度高、频率稳定度和分辨率高， 具有广泛的应用前景。