基于鎖相環(huán)的頻率合成電路設(shè)計(jì)

相位比較器1采用異或門結(jié)構(gòu)，使用時(shí)要求輸入信號占空比為50％。當(dāng)兩路輸入信號的高低電平相異時(shí)，輸出信號為高電平，反之，輸出信號為低電平。相位比較器1的捕捉能力和濾波器有關(guān)，選擇合適的濾波器可以得到較寬的捕捉范圍。相位比較器2由一個(gè)信號的上升沿控制，它對輸入信號的占空比要求不高，允許輸入非對稱波形，具有很寬的捕捉范圍。相位比較器2的輸出和兩路輸入信號的頻率高低有關(guān)，當(dāng)14腳的輸入信號比3腳的比較信號頻率低時(shí)，輸出為邏輯0，反之則輸出邏輯1。如果兩信號的頻率相同而相位不同，當(dāng)輸人信號的相位滯后于比較信號時(shí)，相位比較器2輸出的為正脈沖，當(dāng)相位超前時(shí)則輸出為負(fù)脈沖。而當(dāng)兩個(gè)輸入脈沖的頻率和相位均相同時(shí)，相位比較器2的輸出為高阻態(tài)。壓控振蕩器需要外接電阻R1、R2和電容C1。R1、C1是充放電元件，電阻R2起頻率補(bǔ)償作用。VCO的振蕩頻率不僅和R1、R以及C1的取值有關(guān)，還和電源電壓有關(guān)，電源電壓越高振蕩頻率越高。

3 頻率合成器外圍電路設(shè)計(jì)
3．1 參考頻率源
本設(shè)計(jì)中參考頻率源選用CMOS石英晶體多諧振蕩器-產(chǎn)生2MHz的矩形脈沖信號，電路如圖7所示。

3．2 可變分頻器
可變分頻器由集成四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器74LS161來完成。這里采用4片74LS161通過預(yù)置數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)可變分頻。為提高工作速度，可采用圖8所示接法。利用同步方案最高可實(shí)現(xiàn)65536分頻。預(yù)制值=65536-N。經(jīng)過可變分頻后獲得的信號是窄脈沖信號，在輸出端可利用74LS74對該信號進(jìn)行二分頻，以便獲得方波信號，從而滿足相位比較器1的占空比要求。此時(shí)實(shí)際分頻系數(shù)變?yōu)?N。電路如圖8所示。

參考分頻器與可變分頻器采用同樣的電路，目的在于通過設(shè)置不同的分頻系數(shù)M，以實(shí)現(xiàn)不同的頻率間隔的需求。
3．3 環(huán)路濾波
本設(shè)計(jì)選取無源比例積分濾波器作為環(huán)路濾波器，其時(shí)間常數(shù)T=(R7+R8)C5電路如圖9所示。

4 電路的調(diào)試
在調(diào)試的過程中需注意R1、R以及C1的選取，選取不同的R1、R、C1并合理設(shè)置可變分頻系數(shù)N就可獲得不同頻率范圍的輸出信號，同時(shí)根據(jù)所需情況選取合適的濾波器，設(shè)置不同的參考分頻系數(shù)即可改變頻率間隔。

5 結(jié)束語
本電路由于頻率范圍和頻率間隔可根據(jù)具體需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，且輸出信號頻率具有高穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，可廣泛作為離散信號源來使用，也可用于集成。此外，如用單片機(jī)對分頻器的置數(shù)端進(jìn)行控制，可更加方便地實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)整。