基于PLL信号发生器的设计分析研究 电气自动化专业 开题报告

基于PLL信号发生器的设计一、主要任务及主要技术经济指标完成一个无明显失真正弦波的设计，频率范围从30MHz—100MHz可调。二、研究的现状和发展趋势频率合成器是电子系统的心脏，是决定电子系统性能的关键设备，随着通信、数字电视、卫星定位、航空航天、雷达和电子对抗等技术的发展，对频率合成器提出了越来越高的要求。频率合成技术是将一个或多个高稳定、高精确度的标准频率经过一定变换，产生同样高稳定度和精确度的大量离散频率的技术。频率合成理论自20世纪30年代提出以来，已取得了迅速的发展，逐渐形成了目前的4种技术：直接频率合成技术、锁相频率合成技术、直接数字式频率合成技术和混合式频率合成技术。三、研究的路线与关键技术锁相式频率合成器是采用锁相环(PLL)进行频率合成的一种频率合成器。它是目前频率合成器的主流，可分为整数频率合成器和分数频率合成器。在压控振荡器与鉴相器之间的锁相环反馈回路上增加整数分频器，就形成了一个整数频率合成器。通过改变分频系数N，压控振荡器就可以产生不同频率的输出信号，其频率是参考信号频率的整数倍，因此称为整数频率合成器。输出信号之间的最小频率间隔等于参考信号的频率，而这一点也正是整数频率合成器的局限所在。图1是锁相式整数频率合成器的原理框图。～～~~~~参考分频器鉴相器LPF～可变分频器fRfrVCO1/Nf0Vefout1/R图1琐相式整数频率合成器原理框图

在VCO的输出端和鉴相器的输入端之间的反馈回路中加入了一个÷N的可变分频器。高稳定度的参考振荡器信号fR经R次分频后，得到频率为fr的参考脉冲信号。同时，压控振荡器的输出经N次分频后，得到频率为f0的脉冲信号，两个脉冲信号在鉴频鉴相进行频率或相位比较。当环路处于锁定状态时，输出信号频率：

ƒ0=Nƒr

显然，只要改变分频比N，即可实现输出不同频率的ƒ0，从而实现由ƒr合成ƒ0的目的。其输出频率点间隔Δƒ＝ƒr。

由于单环PLL频率合成器难于同时满足合成器在频带宽度、频率分辨率和频率转换时间等多方面的性能要求，因此，现代通信与电子设备中采用多环PLL频率合成器、吞除脉冲式锁相环频率合成器或锁相环分数频率合成器。

在多环频率合成器中，使用多个锁相环路。如在三环锁相频率合成器中，高位环提供频率间隔较大的较高频率输出，低位环提供频率间隔较小的较低频率输出，加法环将前两部分加起来，从而获得既有较高的工作频率，频率分辨率也很高，又能快速转换频率的合成信号输出。

在实际应用中，特别是在超高频工作情况下，为获得较大范围的频率选择(较多的频率数)和较小的步进频率，多采用吞除脉冲式锁相环频率合成器。其实现方法为，在M分频器与压控振荡器之间插入高速双模前置分频器(÷P与÷(P＋1))和吞除脉冲计数器A，最终得到总频计数分频比：

N=A(P+1)+P(M-A)=PM+A输出信号频率为：

ƒOUT=（PM+A）ƒr

可见，频率范围扩展了P倍，而频率间隔仍然保持为较小的fr。

吞除脉冲锁相式整数环频率合成器是一种在通信、雷达等领域中得到广泛应用的器件，它的最大特点是频率间隔小、工作频率高。锁相式分数频率合成器的输出信号频率不必是参考信号频率的整数倍，可以是参考信号频率的小数倍。如果参考电压用fr表示，输出电压用ƒout表示，那么输出信号和参考信号的关系可以表示为：

ƒout=(N+K/M)׃r

其中，K和M为整数，0≤K＜M，而M决定了小数频率合成器的精度。小数频率合成器输出信号的最小频率间隔即输出频率精度由参考信号频率和小数频率合成器的分辨位数决定。由此可见，小数频率合成器在支持较高频率的参考信号的同时可以获得很高的输出频率精度。小数频率合成器有多种实现方式，其中Δ－∑小数频率合成器是最成功的实现方式。

四、实验条件：

利用电子系的实验室设备

五、进度计划：序号毕业设计阶段性工作及成果时间安排（初步）1、2、3、4、5、查找资料、设计电路方案论证、购买元件制作电路、程序设计系统制作、整体调试总结论文、准备答辩第一周，第二周第三周，第四周第五周，第六周第七周，第八、九周第十周，第十一、十二周六、参考文献：[1]李广弟.单片机基础[M].北京航空航天大学出版社1996[2]高吉祥，黄智伟，陈和.高频电子线路[M].电子工业出版社,2003年,第1版[3]吴运昌.模拟集成电路原理与应用[M].华南理工大学出版社,2001年,第1版[4]全国大学生电子设计竞赛组委会.第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编.北京理工大学出版社,2003年,第1版[5]高吉祥，黄智伟，丁文霞.数字电子技术[M].电子工业出版社,2003年,第1版[6]吴金戎.8051单片机实践与应用[M].清华大学出版社.2001年[7][日]铃木宪次，何中庸译，高频电路设计与制作，科学出版社.[8]康华光，陈大钦.电子技术基础[M].高等教育出版社，2003年,第4版[9]稻叶保.模拟技术应用技巧101例[M].科学出版社，2006年,第1版[10]郑俭锋.I2C总线的控制与实现.电子设计应用，2004年，第7期[11]张俊谟.MCS-51和80C51系列单片机.电子世界，2001年，第8期[12]梅丽风，王艳秋，张军,et.单片机原理及接口技术.清华大学出版社，2004年,第1版[