文档介绍：南京信息职业技术学院
电子产品设计报告
作者学号
系部
专业
题目数字频率合成器的设计

指导教师
完成时间: 2016年 11 月 28 日
电子产品设计报告摘要
(题目):数字频率合成器的设计
摘要:电子产品设计是产品开发和性能好坏关键的一环。
电子产品的形成,基本上分为两段:设计与生产。将一个或几个标准频率,经过加、减、乘、除四则运算,变成具有同样稳定度和准确度的多个所需频率的技术称为频率合成技术。频率合成器是现代通信设备的重要组成部分,频率合成技术是将一个高稳定度和高准确度的基准频率经过四则运算,产生同样稳定度和准确度的任意频率。锁相式频率合成器是利用锁相环的窄带跟踪特性来得到不同的频率。该方法结构简单,便于集成,且频谱纯度高,目前使用广泛。
关键词:设计、生产、频率合成器、锁相环
目录
1
2
2
2
6
6
8
8
3 频率合成器的调试 12
晶体振荡器与4000分频电路调试 12
消抖动电路和预置分频电路的安装和调试: 12
锁相环电路和可变分频电路安装和调试: 13
频率合成器总体电路调试说明: 14
16
17
附录1:数字频率合成器原理图 18
附录二:数字频率合成器元器件清单 18
附录三:实物图 19

随着通信、雷达、宇航和遥控遥测技术的不断发展,对频率源的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出频率的个数提出越来越高的要求。为了提高频率稳定度,经常采用晶体振荡器等方法来解决,但它不能满足频率个数多的要求,因此,目前大量采用频率合成技术。
频率合成是通信、测量系统中常用的一种技术,它是将一个或若干个高稳定度和高准确度的参考频率经过各种处理技术生成具有同样稳定度和准确度的大量离散频率的技术。频率合成的方法很多,可分为直接式频率合成器、间接式频率合成器、直接式数字频率合成器( DDS)。直接合成法是通过倍频器、分频器、混频器对频率进行加、减、乘、除运算,得到各种所需频率。该方法频率转换时间快(小于100ns),但是体积大、功耗大,目前已基本不被采用。
锁相式频率合成器是利用锁相环(PLL)的窄带跟踪特性来得到不同的频率。该方法结构简化、便于集成,且频谱纯度高,目前使用比较广泛。
直接数字频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesis简称: DDS)是一种全数字化的频率合成器,由相位累加器、波形ROM,D/A转换器和低通滤波器构成,DDS技术是一种新的频率合成方法,它具有频率分辨率高、频率切换速度快、频率切换时相位连续、输出相位噪声低和可以产生任意波形等优点。但合成信号频率较低、频谱不纯、输出杂散等。

锁相环路早在30年代就已提出,并被用在同步接受机中。50年代锁相技术被用于提取彩色电视机的色同步信号。随后,锁相技术又被应用在空间技术中,采用锁相环路作成的窄带跟踪接受机接受微弱的卫星信号,达到了很好的效果。但由于分离元件的锁相环路过于复杂,且成本过高,受技术条件的限制,不可能在工业和民用电子设备中被广泛地采用。到了60年代末,由于集成电路技术的发展,锁相环路也实现了集成化、单片化,一般只需外接少量阻容元件便能实现锁相功能,而且调整简单、成本低、性能可靠、使用方便,因此广泛应用于通信、电视、音响、雷达、自动控制、遥控遥测、精密仪器等方面。

。它由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)三部分组成,其中,PD和LF构成反馈控制器,而VCO就是它的控制对象。
锁相环路的基本组成框图
,若输入信号ui(t)的频率wi和VCO振荡信号(即输出信号)uo(t)的频率wo不相等(此时称锁相环路处于失锁状态),由于两信号的相位差是频差的积分,故两信号之间必然存在随时间变化的相位差。鉴相器对两信号的相位进行比较,输出一个与相位差成比例的误差电压ud(t)。该电压经LF(实际就是低通滤波器LpF)后,取出其中缓慢变化的直流或低频电压分量
uc(t)作为控制电压。显然,uc(t)将随着相位差的变化作相应的变化。而uc(t)加到VCO的控制输入端,从而控制VCO的振荡频率,使其随uc(t)变化而变化,于是uo(t)与ui(t)的相位差