电子系统设计电设课件十讲.pptxVIP

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