PLL应用四.ppt

锁相环应用试验锁相环 PLL 位同步信号提取 武汉理工大学信息工程学院 实验四 实验目的 2 熟悉模拟锁相环的基本工作原理 3 掌握模拟锁相环主要技术指标的测试技能 1 熟悉模拟锁相环 PLL 提取位同步接收时钟的方法 同步技术 在通信系统中 是一个十分重要的技术 所谓同步是指收发双方在时间上步调一致 故又称定时 在数字通信中 按照同步的功用可分为 载波同步 位同步 群同步和网同步 其最终的目的是使本地时钟源锁定在另一个参考源上 如果所有的终端均采用这种方式 则将以统一步调进行工作 同步的技术基础是锁相 因而锁相技术是通信中最重要技术之一 实验内容 1 AMI编码 2 模拟锁相环位同步信号提取 3 AMI译码 4 锁相环主要技术性能指标测试 实验原理 本实验系统为一个AMI HDB3的编码与译码系统 为实现对AMI HDB3的译码 系统中必须恢复一个与发端编码时钟同步的译码时钟 为此 本实验系统的电路组成框图如图所示 由图可知 本次实验电路模块 主要由两大单元构成 一 AMI HDB3编译码器电路CD22103 二 PLL位同步信号提取电路MC74HC4046 实验原理 本实验系统中的AMI HDB3编码与译码单元电路组成框图如图所示 主要有AMI HDB3编译码器 差分放大器电路双极性输出 加法器电路单极性输出 AMI HDB3码型变换电路原理图 UD01CD22103编 解码芯片 UD02ATL082差分放大器 UD02B加法器 KD01输入信号选择 KD02输出信号极性选择 KD03芯片编码类型选择 AMI HDB3编译码电路电原理图介绍 实验原理 本实验系统中的锁相环 PLL 位同步信号提取单元电路组成框图如图所示 主要有256KHZ带通滤波器电路 256KHZ放大器电路 锁相环电路 四分频电路 八分频电路 模拟锁相环UP01 MC4066在UP01内部有一个压控振荡器 VCO 与一个高速鉴相器 PD 数字分频器UP02 74LS161 D触发器UP04 74LS74 环路滤波器和由运放UP03 TEL2702 及阻容器件构成的输入带通滤波器 中心频率 256KHz 实验原理 锁相环位同步时钟提取电路电原理图如图所示 锁相环电路由专用芯片74HC4046构成 标准信号由带通滤波器从AMI传输码中提取 256KHZ 256KHZ信号经放大后 作固定的四分频 送入锁相环的鉴相器 64KHZ 锁相环中的VCO产生本振信号 512KHZ 512KHZ信号固定的八分频 送入锁相环的鉴相器 64KHZ 实验电路实际布局图 HDB3 CMI 锁相环模块 KD01 KD02 KD03 KP01 KP02 KX02 实验电路实际布局图 TPD01 TPD02 TPD05 TPD06 TPD07 TPP01 TPP02 TPP03 TPP04VCO TPP05 TPP06 TPP07 实验准备 7位M序列AMI编码 电路测试框图如图示 测试数据观察与记录 用示波器同时观测并记录输入数据TPD01与编码时钟TPD02 说明NRZ信码 M 7 的数据 画出信号波形 用示波器同时观测并记录输入信码TPD01与编码输出的双极性 TPD05 AMI传输码 画出信号波形 实验内容与方法步骤 单极性AMI码同步时钟分量观测 7位M序列 电路测试框图如图示 测试数据观察与记录 用示波器同时观测并记录AMI编码输出 单极性码 TPD08与位同步时钟分量TPP01 实验内容与方法步骤 若将AMI编码输出的信号转换为双极性码后 与单极性相比 那一种码型时钟分量更丰富 为什么 在数字通信系统中 发端按照确定的时间顺序 逐个传输数码脉冲序列中的每个码元 而在接收端必须有准确的抽样判决时刻才能正确判决所发送的码元 因此 接收端必须提供一个确定抽样判决时刻的定时脉冲序列 这个定时脉冲序列的重复频率必须与发送的数码脉冲序列一致 同时在最佳判决时刻 或称为最佳相位时刻 对接收码元进行抽样判决 可以把在接收端产生这样的定时脉冲序列 称为码元同步 或称位同步 实现位同步的方法有直接法 自同步法 和插入导频法 外同步法 两种 而在直接法中也分为滤波法和锁相法 位同步 实验内容与方法步骤 锁相环位同步信号提取观测 电路测试框图如图示 测试数据观察与记录 用示波器同时观测并记录TPD02 发端编码时钟 与TPD06 锁相环提取的位同步时钟 若将AMI编码输出的信号转换为双极性码后 KD02置左 锁相环提取的位同步时钟信号有变化吗 为什么 实验内容与方法步骤 7位M序列AMI译码观测 电路测试框图如图示 测试数据观察与记录 用示波器同时观测并记录输入信码TPD01与AMI译码输出TPD07波形 分析译码结果 若将AMI编码输出的信号转换为双极性码后 KD02置左 译码输出的数据有变化吗 为什么 实验内容与方法步骤 模拟锁相环的综合测试实验 1 VCO自由振荡频率测量 测试电路框图如图示 实验准备工作 将输入信号KP02短路帽拔除 将鉴相输出开关KP01设置 右端 1 用示波器测量 TPP04 点的VCO输出振荡频率f0 注意观察示波器显示频率数的频率变化 记录每次闪动的频率读数 其读数不太稳定 尔后取其最大与最小的频率数 2 根据测试数据 求出VCO在频率512KHz时的短期频率稳定度 f f0 测试数据观察与记录 实验内容与方法步骤 模拟锁相环的综合测试实验 2 锁相环工作状态观测 1 用函数信号发生器输出一个256KHz的TTL方波信号 加入信号输入端口 J007 2 用双踪示波器同时测量鉴相器输入端A TPP03 B TPP05 的波形 体会锁相环同步工作状态特点 如不同步 微调函信器频率 3 在锁相环同步状态下 反复断开和接入测试信号 让锁相环进行失锁与重新锁定状态 此时注意观察它们的变化过程 锁相过程 实验准备工作 将输入信号KP02设置 右 TEST 将鉴相输出开关KP01设置 右端 实验内容与方法步骤 模拟锁相环的综合测试实验 3 VCO压控灵敏度测量 保持以上设置状态不变 测试电路框图如图示 1 保持信号输入端口 J007 加256KHz的TTL方波信号 2 将示波器放在 DC 耦合位置 检测VCO输入端 TPP06 的控制电压 3 缓慢增加函数信号发生器输出频率到276KHz 记录此时 TPP06 的电压值V1 4 缓慢降低函数信号发生器输出频率到236KHz 记录此时 TPP06 的电压值V2 5 计算压控灵敏度 40KHz V1 V2 实验内容与方法步骤 模拟锁相环的综合测试实验 3 锁相环的同步带与捕捉带的测量 保持以上设置状态不变 测试电路框图如图示 1 用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入数字信号测试端口J007 用示波器同时测量J007 TPP04的相位关系 测量时用J007同步 正常时环路锁定 该两信号应为同步 2 缓慢增加函数信号发生器输出频率 直至J007 TPP04两点波形失步 记录下失步一刻的频率 记为fi 3 缓慢降低函数信号发生器输出频率