j 1
C1 C2 C1C2
g
jg(
R(C1
j
C2) 1)
RC2
二.电流型鉴频鉴相器
V A (j)I0(j)Z (j)
代入拉氏变换
p 1
VA(p)2Ime(p)R1122 gpg(p112) 2
1 R1C
2 R2C 1 2
V A e((p p))I2m Rp1 p1gp1 21
二.电流型鉴频鉴相器
§2-1 频率合成的方法及其工作原理
§2-1 频率合成的方法及其工作原理
直接频率合成法
优点:频率转换时间短,可得到任意小数 值的频率增量
缺点:其合成的频率范围将受限制,且采 用了大量的混频,分频,倍频,滤波等装置, 使合成器不仅体积增大,成本增高.而且 输出的谐波的噪声及寄生频率难以抑制.
V A e((p p))I2m Rp1 p1gp1 21
p 1
1p
--------理想积分滤波器的传递函数
1
p 2
1
--------RC积分滤波器的传递函数
由此可知电流型鉴相器的积分滤波网络可以等效为一理想
二.电流型鉴频鉴相器
积分滤波器与RC积分滤波器的串联,其作用是使环路具有 理想二阶环的特点,并加强了对纹波和噪声的进一步的 滤除,有利于提高环路的性能.
仪器称为频率合成器.
第二章.频率合成器的工作原理和主要部件
3.分类: 按其合成的型式分为:
直接频率合成法 锁相频率合成法 直接数字频率合成法
§2-1 频率合成的方法及其工作原理
§2-1 频率合成的方法及其工作原理
§2-1-1 直接频率合成法
直接频率合成法是将基准信号通过脉冲 形成电路(谐波发生器),产生各次谐波,再 经过混频,分频,倍频,滤波等进行频率变 换和组合,最后产生大量的所需的离散信 号.
Vm
2
(
e
)
Vm
2
(3
e
)
§2-2-1 门鉴相器-----与非门
由此,可以画出与非门鉴相器的
vd(t) ~e 关系图
Kd
Vm
2
§2-2-1 门鉴相器-----异或门
Vd VRVV
§2-2-1 门鉴相器-----异或门
§2-2-1 门鉴相器-----异或门
从图中可以看出,异或门输出的波形为输入波形周期的一半
从特性曲线可见:鉴频特性曲线呈S形状, 当频差越大(即n越大),鉴频输出的控制电 压也越大,使VCO的频率变化也越大,使 比较信号fv趋于fR,当fv=fR时,鉴频状态 自动转入鉴相状态,然后达到相位的锁定. 故这种数字鉴相器将鉴频与鉴相密切结 合,使用方便.
一.电压型鉴频鉴相器
特点: (1)电路具有鉴频和鉴相的功能. (2)电路能够全集成化,使用方便. (3)鉴相范围宽,输出纹波小. (4)对输入信号方波的占空比无特定要求. (5)在环路锁定时,无静态相位差. (6)要求输入信号具有较高的信噪比.
BG8使振荡电流I0为恒定值,相当于恒流 源.
Vc6 Ic6
RN
下面推导负阻关系
§2-3-1 集成负阻压控振荡器
采用电流型鉴相器的锁相环路具有如下的特点: (1)环路的相位锁定性能具有理想二阶环的特点. (2)不仅具有鉴相功能,还具有鉴频功能. (3)鉴相范围宽,捕捉带等于同步带 (4)输出纹波小 (5)电路便于集成,调试方便,性能可靠.
§2-3 压控振荡器
§2-3 压控振荡器
一.对于压控振荡器,一般应该考虑如下的要求:
(1)有一定的压控灵敏度K0 (2)控制特性的线性好 (3)频率覆盖范围大 (4)输出幅值的平稳度好 (5)开环的相位噪声低,频谱纯度高 (6)频率的稳定度高(短期和长期)
§2-3 压控振荡器
二.压控振荡器的分类: (1)LC压控振荡器 (2)负阻压控振荡器 (3)RC压控振荡器 (4)晶体压控振荡器(VCXO)
优点:电路结构简单,可以得到较高的指
标.
0.5
缺点:对VCO精度要求较高,要求在
fr
以内,如果超过这个范围,环路就会锁定
在邻近的谐波上,造成频道选择困难,而 且
倍频次数越高,分辨率就越差,因此,此方 法提供的频道数有限.
§2-1 频率合成的方法及其工作原理
二.数字锁相法 数字式频率合成器是锁相式频率合成器
一.电压型鉴频鉴相器
ST002--------由数字比相器,恒压泵电路, 有源比例积分滤波器构成
一.电压型鉴频鉴相器
1.数字比相器 由9块与非门电路组成
波形图
图5-10 T4044同频鉴相波形 (a)R与V同相；(b)R滞后V；(c)R超前V
一.电压型鉴频鉴相器
结论: (1)此比相器只对输入脉冲信号的下降沿
差超过2 ,电路就自动进入到鉴频状态.
波形图
fR fV
一.电压型鉴频鉴相器
4.鉴频和鉴相特性 (1)鉴相特性
一.电压型鉴频鉴相器
V F 端输出的平均直流电压为
V F V d 2 10 e(t)|V m |dt |V 2 m |e(t)
Kd
dVd
de(t)
|Vm |
2
一.电压型鉴频鉴相器
负阻器件具有如图所示的伏安特性:存在电流随着电 压的升高而下降的区域,电流是电压的单值函数.
RN
V I
0
具体的电路如图2-29所示
二.E1648负阻VCO的工作原理
§2-3-1 集成负阻压控振荡器
1.BG1~BG5是为各级晶体管可设立的直 流偏置电路
§2-3-1 集成负阻压控振荡器
2.BG6~BG8是组成负阻压控振荡器的主 要部件.
(2)鉴频特性
fR fV
TR
TV n
n fR TV fV TR
一.电压型鉴频鉴相器
V F 端输出的平均直流电压为
VF0121
22n
0
Vmd t
21(22n)Vm
(1
1 n)Vm
一.电压型鉴频鉴相器
同理
fR fV
VF02 (1n1' )Vm
n' fV TR fR TV
一.电压型鉴频鉴相器
充放电电流相等,即|-I|=I,这时,鉴相器 经过低通滤波器后输出稳定的直流电压.
此鉴相器的主要优点是环路稳定,无静态 相差的存在.
环路锁定时
二.电流型鉴频鉴相器
数字式电流鉴相器 整个电路由数字比 相器,电流开关,积分 滤波网络三部分组 成.
其中集成块T1,T2与F 构成数字比相器.
D1,D2,BG1,BG2构成 电路开关.
I(t)的宽度反映了两个输入信号的相位差值. I(t)的极性反映了两个输入信号的相位差的正或负值.
二.电流型鉴频鉴相器
电流的平均值应为
I0
Im
2ห้องสมุดไป่ตู้
e (t)
直流分量即为时间的函数.
I0(j)2Ime(j)
二.电流型鉴频鉴相器
设积分网络C1,C2,R的阻抗为
R
Z( j) 1 jC2 jC1 R 1 jC2
(1)0e
1
vd(t)
0eVmdt
Vm
e
§2-2-1 门鉴相器-----异或门
(1)e 2
1
vd(t)
02eVmd t
Vm
(2
e
)
§2-2-1 门鉴相器-----异或门
Kd
Vm
异或门鉴相器具有三角形鉴相特性,其鉴相灵敏度是与非门 鉴相器的两倍,重复频率也扩大一倍,从而使输出平均电压纹 波减小.
§2-1 频率合成的方法及其工作原理
§2-1-2 锁相频率合成法 是一种通过晶体振荡器产生的标准信号,
在给定的范围内,产生同稳定度的大量的 离散频率信号.
§2-1 频率合成的方法及其工作原理
一.脉控锁相法 脉控锁相式频率合成器是一种锁相电压
控制振荡器.
§2-1 频率合成的方法及其工作原理
§2-3 压控振荡器
其中: ❖ LC压控振荡器和负阻压控振荡器可产生很高的频率(几
百KHz~几百MHz),但是控制线性比较差,频率稳定度 较VCXO差. ❖ RC压控振荡器频率控制范围最宽,可达100%,线性度 也较好,但是频率稳定度比较差,工作频率低(几十 KHz~几十MHz). ❖ 晶体压控振荡器频率稳定度极高,但频率覆盖范围小, 只能在万分之几到千分之几内变化,压控灵敏度较低.
§2-2 数字鉴相器
§2-2 数字鉴相器
在锁相式频率合成器中,采用的鉴相器种类较 多.
一.鉴相器的分类
按鉴相特性:正弦形鉴相器 锯齿形鉴相器 三角形鉴相器
按电路性质分为:模拟鉴相器 数字鉴相器
§2-2 数字鉴相器
二.数字鉴相器的基本要求: (1)具有较大的鉴相灵敏度 K d (2)纹波输出小 (3)鉴相特性线性区域大 (4)具有鉴频能力
§2-2-1 门鉴相器-----与非门
1.与非门
Vd VVgVR
VR
VV
Vd
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
0
1
§2-2-1 门鉴相器-----与非门
基准信号VR与 VV比较信号的 占空比均为1:1, 其相差均为 e
(1)0e
(1)e 2
1
vd(t)2
0eVmd t
vd(t)21 03eVmd t
BG1为充电电流开关. BG2为放电电流开关.
二.电流型鉴频鉴相器
C1,C2和R构成积 分滤波网络.
场效应管BG3为源 极输出器,误差电 压从源极输出,加 到压控振荡器上去 控制VCO频率的 变化.
二.电流型鉴频V 鉴A (j相)器I0(j)Z (j)