CX7925頻率合成鎖相集成電路的原理及應(yīng)用
加入技術(shù)交流群
關(guān)鍵詞：CX7925；鎖相環(huán)；壓控振蕩器
１ CX7925的主要特點
頻率合成技術(shù)是通訊系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它通常利用晶體組成標(biāo)準(zhǔn)頻率源，然后通過合成的方法產(chǎn)生所需的頻率信號，這些信號與標(biāo)準(zhǔn)頻率源之間具有相同的頻率穩(wěn)定度和精確度。使用該技術(shù)構(gòu)成的電路稱為頻率合成器。目前廣泛采用的是數(shù)字式頻率合成器，它們一般由晶體振蕩器、分頻器、鑒相器、濾波器和壓控振蕩器（ＶＣＯ）等組成，它將晶體振蕩器輸出的頻率信號分頻得到標(biāo)準(zhǔn)頻率信號，然后與壓控振蕩器（ＶＣＯ）輸出的頻率信號在鑒相器中進(jìn)行相位比較并產(chǎn)生環(huán)路鎖定控制電壓，該電壓通過濾波器加到壓控振蕩器（ＶＣＯ）上，便可對壓控振蕩器輸出的信號進(jìn)行控制和校正，直到環(huán)路被鎖定為止。
ＣＸ７９２５是Ｓｏｎｙ公司推出的一種具有串行數(shù)據(jù)輸入、鎖相環(huán)頻率合成和可編程分頻的集成電路。該電路的主要特點如下：
●可用于調(diào)幅波、調(diào)頻波、電視廣播及其它無線電波的數(shù)字調(diào)諧。
●采用高速Ｎ溝道絕緣柵ＭＯＳ技術(shù)。
●最高工作頻率：ＣＸ７９２５Ｂ為３００ＭＨｚ；ＣＸ７９２５Ｂ－１為３５０ＭＨｚ。
●可編程分頻系數(shù)為２９２～１５１。參考頻率分頻系數(shù)為２～１６３９３；可將４ＭＨｚ晶振頻率分頻為２ＭＨｚ～２４４Ｈｚ。
●高頻鑒相器具有高的信噪比（Ｓ／Ｎ）。
●端口ＡＭＩ、ＦＭＩ、ＴＶＩ可以在各自頻帶范圍內(nèi)輸入高頻信號。
●功耗僅１２０ｍＷ。
●供電電壓ＶＤＤ ：－０．５Ｖ～＋７Ｖ；
●引腳輸入電壓Ｖｉｎ：－１Ｖ～＋７Ｖ。
２ 引腳功能
ＣＸ７９２５采用１４腳ＳＯ１４表貼封裝，其引腳排列如圖１所示，各引腳功能如表１所列。
表1 CX7925引腳功能描述
| 引腳號 | 功能符號 | 功 能 描 述 |
| 1 | Vbb | 基準(zhǔn)端口。接0.01μF電容到地 |
| 2 | CLK | 時鐘輸入端。20位串行數(shù)據(jù)在該信號上升沿時會發(fā)生移位 |
| 3 | LAT | 鎖存信號輸入端。該信號高電平時鎖存移位寄存器的輸入數(shù)據(jù) |
| 4 | PIN | 數(shù)據(jù)輸入端 |
| 5 | X1 | 連接晶體振蕩器，最高頻率13MHz，標(biāo)頻4MHz |
| 6 | X0 | 參考頻率輸出端 |
| 7 | PD | 鑒相器輸出端（三態(tài)） |
| 8 | A0 | 可編程計數(shù)器輸出 |
| 9 | B0 | 可編程分頻器輸出 |
| 10 | TV1 | 高頻電視信號輸入端（300MHz～350MHz） |
| 11 | FM1 | 高頻調(diào)頻信號輸入端（150MHz～180MHz） |
| 12 | VDD | 電源電壓，+5V |
| 13 | AM1 | 高頻信號輸入端 |
| 14 | Vss | 地 |
３ ＣＸ７９２５的結(jié)構(gòu)原理
ＣＸ７９２５內(nèi)部主要由參考分頻器、移位寄存器、鎖存器、Ｎ分頻計數(shù)器以及鑒相器等部分組成。其內(nèi)部簡化框圖如圖２所示。
ＣＸ７９２５作為一個可編程的頻率合成器，它可在應(yīng)用中提供兩個可編程對外輸出控制口、三個控制輸入端ＣＬＫ、 ＬＡＴ、ＩＮ以及兩個控制輸出口Ａ０和Ｂ０。ＣＸ７９２５共有數(shù)據(jù)輸入方式（ＤＡＴＡ ＩＮＰＵＴ）、上／下方式（ＵＰ／ＤＯＷＮ）和數(shù)據(jù)檢測方式（ＤＡＴＡ ＤＥ-ＴＥＣＴ）三種控制功能。
（１）數(shù)據(jù)輸入方式（ＤＡＴＡ ＩＮＰＵＴ）
在該方式中，可對ＣＸ７９２５的所有初始電平（共４０位數(shù)據(jù)，２０位為一組）進(jìn)行設(shè)置。同時可由移位寄存器在ＣＬＫ時鐘信號的上升沿接收數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)輸入時序如圖３所示。
（２）上／下方式（ＵＰ／ＤＯＷＮ）
此方式主要用于ＡＦＴ（自動頻率調(diào)諧、頻率掃描電臺搜索）功能。當(dāng)ＣＬＫ端為低電平時，ＬＡＴ端由低電平變?yōu)楦唠娖?，此時ＵＰ／ＤＯＷＮ計數(shù)器中的內(nèi)容會隨ＤＩＮ電平的高低而加１或減１，從而改變鎖定頻率。重復(fù)這個過程可以實現(xiàn)頻率掃描的控制。圖４是其時序圖。
該方式常用于檢測控制器的數(shù)據(jù)是否正確。ＣＸ７９２５在使用中，參考分頻器以及其它控制端數(shù)據(jù)組均以２０位數(shù)據(jù)為預(yù)置數(shù)據(jù)。格式為：
Ｒ０ Ｒ１ Ｒ２ Ｒ３ Ｒ４ Ｒ５ Ｒ６ Ｒ７ Ｒ７ Ｒ９ Ｒ１０ Ｒ１１ Ｒ１２ Ｒ１３ Ｐ１１ Ｐ１２ Ａ Ｂ Ｔ１ Ｃ
其中Ｒ０～Ｒ１３為基準(zhǔn)分頻數(shù)分頻值的二進(jìn)制數(shù)值，具有最低有效值。實際分頻數(shù)為輸入數(shù)據(jù)加２；Ｐ１１和Ｐ１２是高頻信號輸入選擇端。具體選擇方式如表２所列。
表2 高頻信號輸入端口選擇
| 高頻信號 | AMI | FMI | TVI |
| P11 | - | 0 | 1 |
| P12 | 0 | 1 | 1 |
| A | 1 | 0 | 0 |
| B | 0 | 1 | 0 |
| 分頻比 | 1/2 | 1/4 | 1/8 |
Ａ、Ｂ、Ｔ１為低電平時，Ａ０和Ｂ０端相應(yīng)輸出Ａ、 Ｂ的值，以用來控制外接分頻器的分頻比。具體如表３所列。
當(dāng)Ｔ１為高電平時，Ａ０引腳可輸出鑒相器的當(dāng)前狀態(tài)(鎖定／失鎖)。Ａ０端為０時，表示鎖定；為１時表示失鎖。此外，這個信號還可用作靜噪信號。Ｂ０端作為數(shù)據(jù)檢測方式的數(shù)據(jù)輸出口，它可在ＣＬＫ端輸入時鐘信號的作用下，使移位寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)連續(xù)輸出。
對輸入的高頻信號可進(jìn)行如下分頻操作，數(shù)據(jù)組同樣也是２０位。格式為：
Ｎ０ Ｎ１ Ｎ２ Ｎ３ Ｎ４ Ｎ５ Ｎ６ Ｎ７ Ｎ８ Ｎ９ Ｎ１０ Ｎ１１ Ｎ１２ Ｎ１３ Ｎ１４ Ｎ１５ Ｎ１６ Ｎ１７ Ｔ２ Ｃ
其中Ｎ０～Ｎ１７用于確定可編程分頻器的分頻數(shù)Ｎ，實際分頻數(shù)如表４所列。
表4 高頻信號的分頻操作
| 控制數(shù)據(jù) | 輸入端口選擇 | 分頻輸入數(shù)據(jù) | 實際分頻數(shù)N0 | N0的范圍 | |
| P11 | P11 | ||||
| - | 0 | AMI | 0～65535 | N+2 | 265537 |
| 0 | 1 | FMI | 4～262143 | N+8 | 12262151 |
| 1 | 1 | TVI | 4～262143 | 2(N+8) | 24524318 |
| 輸入數(shù)據(jù) | A0口 | B0口 | |||
| T2 | T1 | A | B | ||
| 0 | 1 | - | - | 失鎖信號 | 移位寄存器輸出 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 參考分頻數(shù)輸出 | 主分頻數(shù)輸出 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 主分頻輸出 | - |
Ｔ２主要被用于測試模式的選擇，使用時通常將其設(shè)置為低電平。
檢測分頻器數(shù)據(jù)（參考分頻器）和可編程高頻分頻器時，可將Ｔ２、Ｔ１置于高電平，并將Ａ、Ｂ置于低電平，這時Ａ０和Ｂ０將分別輸出參考分頻器和高頻分頻器的分頻數(shù)。表５給出了Ａ０和Ｂ０端的具體狀態(tài)。
３ 典型應(yīng)用電路
圖５所示是用ＣＸ７９２５組成的單片頻率合成鎖相環(huán)電路。
圖中，引腳５、６外接的晶體振蕩器用來產(chǎn)生３．９７５ＭＨｚ的基準(zhǔn)信號，ＣＸ７９２５根據(jù)ＭＣＵ傳送過來的分頻信號對引腳１１的輸入信號進(jìn)行分頻，接著再與３．９７５ＭＨｚ基準(zhǔn)信號分頻得到的２５ｋＨｚ參考信號進(jìn)行鑒相操作。若兩個信號同相，則ＣＸ７９２５的引腳７為高阻狀態(tài)；若引腳１１輸入信號的相位超前２５ｋＨｚ參考基準(zhǔn)信號，則引腳７輸出高電平，反之輸出低電平。之后，鑒相輸出信號再經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和濾波得到一直流電壓，即壓控振蕩器的控制電壓（ＶＣＯ）。該電壓可以控制調(diào)節(jié)壓控振蕩器的工作頻率，使之與基準(zhǔn)參考信號同相，從而保持與基準(zhǔn)信號同樣的精度。改變輸入信號的分頻比，壓控振蕩器工作頻率也將隨之改變，這樣，該電路將成為一個受ＭＣＵ輸出分頻比控制的壓控振蕩器（ＶＣＯ）。
引腳２、３、４分別是串行時鐘信號、鎖存信號及串行數(shù)據(jù)輸入端口，ＣＸ７９２５利用這三個引腳接收微控制器送來的分頻指令信號進(jìn)行工作。
４ 結(jié)束語
文中介紹的基于ＣＸ７９２５的單片頻率合成鎖相環(huán)電路已成功應(yīng)用于某航空電臺的二次檢測設(shè)備中。經(jīng)一段時間使用表明，該電路工作穩(wěn)定、可靠，能滿足設(shè)計要求。
分頻器相關(guān)文章:分頻器原理
評論