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第四版3.4锁相环系统;
鉴相器PD、环路滤波器LF、压控振荡器VCO;PD;输入信号电压与压控振荡器VCO输出电压之间的相位差为:?e=?i-?o
固有频差:d?i/dt=?i-?r=??i
控制频差:d?o/dt=?o-?r=??o
瞬时频差:d?e/dt=?i-?o=??e
(?i-?o)=(?i-?r)-(?o-?r)
环路基本方程:p?e=p?i-AoAFAdsin?e;PD:Vd=Adsin?e(当PD为正弦鉴相时)
LF:Vc=AFVd
VCO:p?o=?o-?r=AoVc
故有:
p?e=p?i-p?o=p?i-AoAFAdsin?e;3.捕捉特性(不作要求);4.跟踪特性(不作要求);5.锁相环内加N次分频器对锁相环参数的影响;鉴相器
主要指标:;压控振荡器
主要指标:;环路滤波器;三、设计举例;设计任务:;关于行同步信号(也叫行频信号):
即电视信号中的“开槽”负脉冲,用于行扫描期间的行同步。
在行扫描时,从屏幕左侧开始显示下一行,并针对图像的每一行,都发出一条扫描线,以及一个水平同步脉冲信号(即这里的行同步信号)(其上升沿对应一行的开始)。;仔细分析各项设计指标,搞清楚指标的含义!
(1).锯齿波幅度调节范围0~5V。幅度是在0到5V内可调可变的。
(2).锯齿波线性度优于1%。毛刺和阶梯失真要小,偏离理想直线的误差小于1%。
(3).锯齿波逆程时间小于0.5?s。如图,可理解为回扫时间。
(4).行频切换时,要求系统转换时间小于0.5s。比如输入行频从64kHz切换回15.625kHz时,输出锯齿波能同步变化到位所需的时间要小于0.5s。;1.方案选择
一般产生锯齿波的方法有两种:;由于本例要求采用数字锁相技术,用行同步脉冲锁定锯齿波,肯定涉及数/模(D/A)转换,因此本例用第二种方法。
其基本原理是(见下页原理框图):频率为fo的压控振荡器VCO的输出信号vo经过除N计数器的N次分频后,与频率为fi的输入行同步脉冲vi一起送入鉴相器进行鉴相。当环路锁定后,fo/N=fi,即fo=Nfi。然后计数器的输出再经过D/A变换及滤波,即可产生所需的锯齿波电压。;四图3-93
采用数字锁相技术产生锯齿波
原理框图;2.参数及器件的选择;(2)系统的最高工作频率;由于输入的行频是fi=15.625~64kHz,因此压控振荡器的频率变化范围是:fo=Nfi=4~16.384MHz
频率覆盖系数为:fmax/fmin=4.0964
若一个压控振荡器器件达不到此要求,
则必须划分频段(后详)!
要求环路的同步带/跟踪带
?fH(16.384-4)=12.384(MHz)
当行频在最高频和最低频之间切换时,要求环路的捕捉带?fP也大于12.384MHz。;(4)鉴相频率;根据分析,选用以下型号的器件:;②鉴相器:CD4046(四图3-94)
用74HC4046代替的问题!
CD4046是一块单片集成锁相环,但由于它的工作频率一般只能有1MHz左右(电源电压VDD=10V时典型值也才1.4MHz)(无法满足本例高达16.384MHz的指标要求!),因此这里只用其内部的鉴相器部分(因为本例中鉴相器部分的工作频率15.625kHz~64kHz1MHz!)。
CD4046的鉴相器II为上升沿触发型的鉴频/鉴相器,鉴相灵敏度为Ad=VDD/2?(VDD为CMOS型电源电压,一般可为5V,本例即采用5V)。;实际上,74HC4046也是一个单片集
成数字锁相环,其工作频率可达到18~19MHz(不同厂家的不一样),所以完全可以达到本例的要求,不必再像本例中这样用分立的PD、LF和VCO了!
当然,用除N计数器是为了产生计数的数字信号,然后经过D/A变换,形成锯齿波。
所以用74HC4046可以代替本例中现在的PD、LF和VCO,但除N计数器和D/A等仍是需要另加的。;③压控振荡器:74LS124(四图3-95);四图3-95集成双压控振荡器74LS124;④计数器:74LS161×2
时钟频率fmax可达20~25MHz(16.384MHz);Vreg1、Vreg2;四图3-9674LS124的受控特性;由上图中,可以看出以下四点:;74LS124的两个控制端共同控制输出频率的变化:
频率范围控制电压VRng(粗调):
变化范围约为2~4.5V,f-VRng曲线是负斜率的(VRng?,f?)
频率调节电压Vreg(细调):
变化范围为1~5V,f-Vreg曲线是正斜率的(Vreg?,f?);;VCO的频率变化范围约为:
[fmax≈1.12fo(base)]~[fmin≈0.5fo
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