（CAD图纸全套）基于AT89C51的锁相频率合成器的设计（含说明书）

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基于的锁相频率合成器的设计摘要。环路滤波器的作用是滤除误差电压中的高频成分和噪声，以保证环路所要求的性能，增加系统的稳定性。压控振荡器受控制电压的控制，使压控振荡器的频率向参考信号的频率接近，也就是使差拍频率越来越低，直到消除频率差而锁定。整个锁相环的工作原理，首先假设输入信号的角频率等于，而为的中心频率，也即控制电压时的频率。此时相位差为零，那么鉴相器输出也为零，环路滤波器输出也必定为零。因此输出频率必然为其中心频率。如果输入信号的角频率不等于，那么鉴相器会产生非零输出，环路滤波器也将产生输出信号，这将使的中心频率朝着相差消失的方向变化。现在假设输入信号频率在时刻突变，如图所示，输入信号的相位则开始偏离输出信号相位，两者之间产生相位差，并随时间而增大。这时，鉴相器产生输出信号也随时间而增大，经环路滤波延迟后也增大，这就使得的频率提高，相位差减小，经段时间之后的频率将精确地等于输入信号的频率，其最终相位差将根据所使用的环路滤波器类型可能减小到零或很小的有限值。显然，此时的工作频率比其中心频率高。那么，环路滤波器输出最终应为，是的压控增益。如果输入信号是个低频调制的调频信号，则环路滤波器输出就是解调出来的低频信号，因此锁相环可用作调频信号解调器。锁相环的种奇特功能是可以抑制叠加在输入端的噪声，把深埋于噪声中的有用信号检测出来。锁相环的这些功能，就在于它是控制输出信号相位的伺服系统。图输出相位偏移图.锁相频率合成器的基本原理锁相频率合成器是由锁相环路构成的，锁相环是种相位负反馈系统。锁相环实质是个相位误差控制系统。通过比较输入信号和压控振荡器输出信号之间的相位差，从而产生误差控制电压来调整压控振荡器的频率，以达到与输入信号同频。在环路开始工作时，如果输入信号频率与压控振荡器频率不同，则由于两信号之间存在固有的频率差，相位差势必直在变化，鉴相器输出的误差电压就在定范围内变化。在这种误差电压的控制下，压控振荡器的频率也在变化。若压控振荡器的频率能够变化到与输入信号频率相等，在满足稳定性条件下就在这个频率上稳定下来。达到稳定后，输入信号和压控振荡器输出信号之间的频差为零，相差不再随时间变化，误差电压为固定值，环路就进入“锁定”状态。它利用环路的窄带跟踪与同步特性，将鉴相器端的输出相位与另端晶振参考的相位保持同步，实现锁定输出频率的功能。同时可得到和参考源相同的频率稳定度。个典型的锁相频率合成器的原理框图如图所示设晶振的输出频率为，的输出频率为，则它们满足公式其中和分别为参考分频器和主分频器的分频比，在外部设置并行或串行数据控制分频比，就可以产生出所需要的频率信号。用锁相环构成的频率合成器具有频率稳定度高相位噪声小电路简单易集成易编程等特点。图锁相环频率合成器的原理框图锁相环是传递相位的闭环系统，只要研究环路的相位数学模型或基本方程就可以获得环路的完整性能。根据图，设为晶振经分频器分频之后的相位,为输出相位，为经分频器分频之后的相位，为鉴相器的输出相位，环路的基本函数可以表示为闭环传递函数开环传递函数其中称做前向传递函数,称做后向传递函数,为鉴相器的鉴相增益,为的压控灵敏度,为环路滤波器的传递函数。第三章锁相频率合成器的设计.锁相频率合成系统的简介本系统由单片机控制频率合成及压控振荡模块组成，系统方框图如图所示，其中频率合成器压控振荡器产生高稳定度的正弦波形，而单片机部分是用来控制系统的各种功能及频率的可编程程序分频比并输出给数码管显示读数。图系统方框图模块说明单片机模块。包含单片机键盘显示屏。它的工作原理是根据用户操作信息通过键盘输入数据，然后通过程序使单片机输出相对应的信息到频率合成模块，进而控制系统的各种功能，频率的合成及各种参数，输入的数据还可通过数码显示。频率