环（Ｆ－ＮＰＬＬ）频率合成器可以实现很高的 频率分辨率（１０ － ６Ｈｚ 甚至更高），其应 用最为广泛。
２． 传统 Ｆ－ＮＰＬＬ 频率合器的原理
传统的 Ｆ－ＮＰＬＬ 频率合器的结构如图 １ 所示，它是由鉴相器（ＰＤ），低通滤波器 （ＬＰＦ），压控振荡器（ＶＣＯ），双模分频器 （÷ Ｎ／Ｎ＋１），累加器（Ｐ＋Ｑ）组成。
两起故障都具有失磁故障的特征：无 功反向。值班人员按规定迅速降低有功负 荷，机组进入失磁异步运行状态，在消除失 磁原因后，恢复励磁（启动备用励磁机、手
上接第 １５８ 页 其中电荷泵（ＣＰ）部分可以很方便地 设置环路增益并简化积分器的实现（也可 不用），能够把误差信号转变为电流信号， 用于驱动环路滤波器。整个环路的工作原 理：先将压控振荡器频率预置在一个粗值 上，经分频器分频（通过改变分频比来减小 剩余相位抖动），分频后的频率与基准频率 在鉴相器中比相，产生的差值信号经环路 滤波器的积分和滤波，形成的直流信号加 到 ＶＣＯ 上微调 ＶＣＯ 输出频率，使其频率 锁定在预置频率上，其频率稳定度和准确
动 合 灭 磁 开 关 ），使 发 电 机 重 新 进 入 同 步，恢复正常工作状态。
５ 结束语
同步发电机失磁异步运行时要从系统 吸取大量的无功功率，这无论对系统还是 发电机本身的安全运行都会带来不良的影 响。但是理论研究和运行经验都表明，在一 定的条件下，积极而谨慎地利用同步发电 机短时间的异步运行，采取措施恢复励磁， 使之迅速恢复同步，对于改善电力系统的 运行条件也是有利的。
汽轮发电机的转子是个圆柱体，纵轴 和横轴的磁导相差不大，因此两倍频率电 流在发电机中引起的机械振动较小，对机 械强度危害性较小。而对于转子是凸极式 的水轮发电机由于转子的直径较大，纵轴 和横轴的磁导相差较大，所引起的振动较 大，对机械强度有较大的危害性。
３．２ 失磁异步运行允许负荷 我国在１９８５ 年汽轮发电机失磁异步运 行第二次技术讨论会上提出了两型主要机 组稳定异步运行时的允许负荷及允许持续 时间，即 ０．４Ｐｎ 时允许持续运行 ３０ｍｉｎ；０． ５Ｐｎ 时允许持续运行１５ｍｉｎ。原在额定或接 近额定有功功率运行的发电机，失磁后，从 减少对系统和厂用电压的影响，应迅速采 取措施减负荷，要求在 ３０ｓｅｃ 内将有功负荷 降到上述允许负荷。 我厂及兄弟单位汽轮发电机组失磁异 步运行的允许负荷及允许持续时间见表 １。
极和轴是一个整体，感应电流频率高 （１００ＨＺ），集肤效应大，使电流集中在表面
很浅的薄层内，这就增大了电流回路的电 阻，加之这些电流不仅流过转子的本体，还 流过护环、槽契与齿，并流经槽契和齿以及 套箍的许多接触面，这些地方电阻高，发热 尤为严重，可能产生局部高温，破坏转子部 件的机械强度和绕组绝缘。因此，两倍频率 电流引起转子的发热对汽轮发电机特别危 险。
图 ５ ＡＤＦ４２５２ 内部小数分频器组成框图
参考文献 ［１］ 杨吉祥，詹宏英，梅杓春．电子测量技 术基础［Ｍ］．南京：东南大学出版社．１９９９． ［２］ 徐柏德，周蕾．小数 －Ｎ 分频锁相频率 合成技术［Ｊ］．移动通信．２０００（３）：５４～５８． ［３］ 曹太强，丁庆生．小数分频频率合成技 术浅析［Ｊ］．重庆三峡学院学报．２００４，２０ （２）：１２０～１２４． ［４］ 何强．一种先进的 Ｎ 分数锁相环频率合 成器［Ｊ］．半导体技术．２００３，２８（３）：７３～７５． ［５］ 范继伟，张嗣忠，孙大有． Σ － Δ调 制技术在频率合成中的应用［Ｊ］． 电路与系 统学报．２００２，７（２）：６８～７１． ［６］ 刘类骥，易娇，基于 ＡＤＦ４２５２ 实现的 小数分频频率合成器［Ｊ］．电讯技术．２００５， （５）：１０４～１０６． ［７］ ＡＤＦ４２５２ Ｄａｔａ Ｂｏｏｋ［Ｚ］．ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅｓ Ｉｎｃ． ２００２． 作者简介 王庆生（１ ９ ８ １ － ），男，四川绵阳人， 硕士研究生，助理工程师； 曾兵（１ ９ ７ １ － ），男，重庆人，博士研 究生，副教授； 吴军（１ ９ ８ ３ － ），男，江苏苏州人，硕 士研究生。
该芯片中的分数分器采用的就是Σ － Δ调制技术，其内部组成框图如图 ５ 所示。
其中：Ｎ＝ＩＮＴ＋ＦＲＡＣ／ＭＯＤ （６） ＩＮＴ，ＦＲＡＣ 以及 ＭＯＤ 的值均可通过 对芯片内部相应寄存器的设置得到。 若选择合适频段的压控振荡器，设计合 理的环路滤波器， 再加上相应的控制电路， 即可构成 Ｆ－ＮＰＬＬ 频率合成器。利用单片 机通过三串行总线便可控制芯片得到精确 的不同频率值。低通滤波器的设计可利用 软件ＡＤＩｓｉｍＰＬＬ， 对芯片内部寄存器的置 数也建议使用相应的仿真软件，而不要自 行计算。
Σ － Δ调制技术来自高分辨率的 Ａ／ Ｄ、Ｄ／Ａ 变换器中的过取样Σ － Δ转换技 术。其工作原理为：在对信号进行过取样 后，噪声功率谱幅度降低，并通过一个对输 入呈低通、对量化噪声呈高通的噪声整形 器，将量化噪声功率的绝大部分移到信号 频带之外，从而可通过滤波有效地抑制噪 声。
Σ－Δ Ａ／Ｄ变换器是将输入信号以较 高的取样频率进行高速取样，而对每个取 样信号量化比特数较低，经常使用 １ 比特量 化，这样使Σ －Δ Ａ／Ｄ 变换器获得了许多 优点，其原理框图如图 ２ 所示。
图 ４ ＡＤＦ４２５２ 内部小数分频部分结构原理图
图 ３ 采用Σ － Δ调制技术的 Ｎ 分数频率合成器原理图
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造
中国科技信息 ２００８ 年第 １８ 期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｓｅｐ．２００８
两倍额定频率（１ ０ ０ Ｈ Ｚ ）的电流。 汽轮发电机的转子是隐极式结构，磁
频器输出的平均频率与参考频率相等，但 两者的瞬时频率可能不等，从而使得输入 到鉴相器的两路信号之间存在相位差。相 位误差呈锯齿状，其周期为
ＴＭＯＤ＝ＴＶＣＯ（Ｎ＋Ｑ） （５） 这会形成严重的小数杂散。利用Σ － Δ调制技术能很好地将其滤除。
３． Σ － Δ调制技术在 Ｆ－ＮＰＬＬ 频率 合器中的应用
１． 引言
在现代通信中为了充分利用频率资源， 每个信道所占带宽必然受到限制，而各个 信道间的间隔取决于频率合成器的频率分 辨率。要提高锁相环频率合成器的频率分 辨率，势必要降低基准频率，其结果将减慢 频率转换速度，这是一对矛盾。通常有三种 解决这对矛盾的方法：微差混频法，多环合
成法，小数合成法。 以小数合成法为基础的小数分频锁相
Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ ａｐｐｌｉｅｄ ｎｕｃｌｅａｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５９， Ｃｈｉｎａ
摘 要 本文分析了小数 Ｎ 分频锁相环（Ｆ － Ｎ Ｐ Ｌ Ｌ ）频 率合成器、Σ － Δ调制技术的原理，以及 Σ － Δ调制技术在小数 Ｎ 分频中的应用。介 绍了采用Σ － Δ调制技术的集成芯片 ＡＤＦ４２５２。 关键词 小数 Ｎ 分频锁相环（Ｆ － Ｎ Ｐ Ｌ Ｌ ）； Σ － Δ调制； ＡＤＦ４２５２ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｎ ＰＬＬ （Ｆ－ＮＰＬＬ）ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ Ｓｉｇｍａ－ Ｄｅｌｔａ（Σ － Δ） ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ． Ｉｔ ａｌｓｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｈｉｐ ＡＤＦ４２５４ ａｐｐｌｉｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｓｉｇｍａ－ Ｄｅｌｔａ（Σ － Δ） ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ Ｎ ＰＬＬ （Ｆ－ＮＰＬＬ）； Ｓｉｇｍａ－Ｄｅｌｔａ（Σ － Δ） ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ＡＤＦ４２５２
其中减法器、积分器、量化器和 Ｄ／Ａ 变换器组成反馈系统，使得积分器的电压 趋于零，并使 Ｄ／Ａ 转换器的输出逼近输入 值，所得数字输出也逼近输入信号。
采用Σ － Δ调制技术的 Ｎ 分数频率合 成器如图 ３ 所示。
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图 １ 传统的 Ｆ－ＮＰＬＬ 频率合器的结构图
图 ２ Σ － Δ Ａ／Ｄ 变换器原理框图
参考文献 ［１］ 周玉兰，王玉玲．１９９５ 年全国继电保护 与安全自动装置运行情况统计分析． 国家 电力调度通信中心、电力科学研究院． １９９６。 ［２］ 杨嗣彭．同步电机运行方式的分析．成 都科技大学出版社．１９８９ ［３］ 何仰赞．电力系统分析．华中理工大学 出版社．１９９４ ［４］ 电气运行规程．西村热电厂．１９９７；员 村热电厂，２００３；旺隆热电厂．２００４ 作者简介 张庆华（１ ９ ７ ３ ． ９ － ），男，工学学士， 广州员村热电有限公司，电气运行专责、电 力系统及其自动化工程师，主要从事发电厂 电气运行、检修技术管理工作。
２００２ 年 ５月 １５ 日，员村热电厂，１３：２５， ＃２ 机进行励磁通道转换，＃２ 机灭磁开关自 动跳闸，无功负荷降至零下，有功负荷 ４５ＭＷ，定子电压 １０．５ＫＶ，定子电流顶表 （顶表读数 ５０００Ａ，额定电流 ４１２４Ａ）。运行 人员立即将有功负荷减至 ２５ＭＷ，定子电 流降至 ２６００Ａ。１３：２８，将＃２ 机灭磁开关合 闸，将手动通道转回自动通道，无功负荷自 动升至 ２０ＭＶａｒ，随即联系机炉将有功负荷 加至 ５０ＭＷ。事后分析为手动通道的 ０８０３ 插件有故障，属于重大设备隐患。
度与基准频率相当。
４． ＡＤＦ４２５２
ＡＤＦ４２５２ 是美国 ＡＤ 公司生产的带有 １．２ＧＨｚ 中频（ＩＦ）合成器和３ＧＨｚ 射频（ＲＦ） 合成器的双分数－Ｎ 锁相环集成芯片。其内 部集成有一个小数分频器和一个整数分频 器。其中小数分频部分由低噪声鉴相器，输 出电流可控的精确电荷泵，可编程的 Ｒ 分 频器，可编程的分数 － Ｎ 分频器等部件组 成，对芯片内部所有的控制及编程都是通 过三串行总线来完成的，如图 ４ 所示。