基于集成锁相环NE546的调频与鉴频系统

基于集成锁相环NE564的调频与鉴频系统 （湖北大学知行学院 电子信息工程 董珂 湖北 武汉）摘要：本文介绍NE564多功能集成锁相环路的内部结构及基于该锁相环路的锁相调频，鉴频系统。该调频系统具有调制性能好，载频稳定度高的优点。关键字：锁相环路 调频与鉴频 NE564 0引言 锁相环电路由于其良好的频率跟踪特性和窄带滤波特性，无频差的理想频率控制特性和低门限特性，在倍频、分频、混频、调制、解调、微弱信号接收和载波提取等许多方面有着广泛的应用。NE564是超高频通用单片集成锁相环路，其工作频率高达50MHz，可用于锁相频率合成与锁相倍频、数字频移键控（FSK）信号的产生与接收以及高速调制解调器等。本文主要介绍基于NE564的调频与鉴频电路。1锁相环调频鉴频工作原理1.1 调频工作原理 锁相调频器的原理框图如图1所示，压控振荡器本身就是一个调频调制器，锁相环调频电路使输出调频信号的中心频率锁定在输入信号的频率上，若其输入信号取自晶振，可提高频率稳定度。若将调制信号经过微分电路后再输入VCO，则环路输出就是调相信号，即可实现调相功能。 图11.2 鉴频工作原理 锁相鉴频器的原理框图如图2所示，利用锁相环路的调制跟踪特性，让环路具有适当宽的低频通带，VCO输出信号的频率与相位就能跟踪输入调频信号的频率与相位，从VCO的控制端可得调频信号的解调输出，从而构成一个调频解调系统。 图21.3 模拟信号的调频与解调设有一角频率为、初相为的正选调制信号 （1）用它来调制一个角频率等于的载波，那么可以得到瞬时角频率为 （2）的已调波。式中rad/sV为调制器的灵敏度；=为峰值频偏。已调波的瞬时相位 （3）调频波的完整表达式为= （4） 此信号加到调制跟踪锁相环路，环内压控振荡器的输出电压将跟踪输入的相位调制，于是得到 （5）即输出相位 （6）根据压控振荡器的控制特性 （7）用=代入上式得 （8） 比较（1）式和（8）式可见，两者幅值成比例，相位差了一个相移量，故可作为解调输出。2 NE564的结构与特点 NE564由限幅器、鉴相器（PD）、压控振荡器(VCO)、放大器、直流恢复电路和施密特触发器六大部分组成，有16个外接管角。内部结构如图3所示。 限幅器用差动电路，高频性能很好，其作用是在输入幅度不同的条件下，产生恒定幅度的输出电压，作为鉴相器的输入信号。它对抑制寄生调幅，提高解调质量是有利的。 鉴相器用普通的双平衡模拟相乘器，鉴相增益与2端注入（或吸出）电流的关系如下： （9）在800mA范围内，上式是有效的。 图3 压控振荡器是改进型的射极耦合多谐振荡器。定时电容接在12、13端，电路有TTL和ECL兼容的输入、输出电路。TTL由9端输出，ECL可由11端输出。根据NE564压控振荡器的特定设计，其固有振荡频率为 （10）式中=100，是电路内部设定的；为外接定时电容。在时，得归一化压控灵敏度为 （11）和 （12）在任意工作频率时，压控增益可用下式计算： （13） 放大器由差动对组成，它将来自PD的差模信号放大后，单端输出作为施密特触发器和直流恢复电路的输入信号。适当选择直流恢复电路14端外接电容的数值，进行低通滤波，在调频信号时，14端输出调频解调信号。 施密特触发器与直流恢复电路共同构成检波后处理电路，直流恢复电路的作用是为施密特触发器提供一个稳定的直流参考电压，以控制触发器的上下翻转电平，这两个电平之间的距离可从15端进行外部调节。 NE564的最高工作频率为50MHz，最大锁定范围达，输入阻抗大于50，电源电压512V，典型工作电流60mA。3 NE564调频鉴频电路图4为NE564锁相环构成的锁相环直接频率调制电路， 图4 信号输入端接入载波信号，信号输入端接低频调制信号和直流电源ED输入端接12V直流电源时，可实现锁相直接调频功能。晶振频率应在可由W1调节的自由振荡频率附近，使得锁相环路能够锁定。 图5为基于NE564的鉴频电路。输入调频信号为 （14） 图54 结束语 单片集成锁相环路NE564是美国德克萨斯公司生产的多功能集成电路，相应的国产型号是L564，以上基于单片集成锁相环路NE564的各个电路是在实际运用中实验证明的成