標(biāo)題: 基于CD4046鎖相環(huán)的頻率合成計報告 [打印本頁]
作者: 后覺后知    時間: 2018-7-11 21:16
標(biāo)題: 基于CD4046鎖相環(huán)的頻率合成計報告
這個是一個基于CD4046鎖相環(huán)的頻率合成器實(shí)驗，其中重點(diǎn)描寫了調(diào)試過程，計分模塊調(diào)試和聯(lián)合調(diào)試及調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法。

課程設(shè)計報告
題    目：    頻率合成器     
課程名稱： 大規(guī)模IC應(yīng)用技術(shù)
學(xué)    院：      工學(xué)院      

設(shè)計題目
  基于cd4046鎖相環(huán)的頻率合成器
學(xué)生姓名

所在學(xué)院

專業(yè)、年級、班

設(shè)計要求：

（1）設(shè)計制作一個頻率步進(jìn)100hz的頻率合成器；
（2）頻率抖動不超過100hz；
（3）頻率范圍在300-400k。

學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù)：
（1）理解頻率合成器設(shè)計任務(wù)，并查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料；
（2）確定任務(wù)設(shè)計方案，進(jìn)行方案論證、比較，確定總體設(shè)計方案；
（3）開始設(shè)計模塊電路，并計算參數(shù)，以及選擇適當(dāng)?shù)脑骷?br /> （4）根據(jù)確定的方案進(jìn)行PCB制板、安裝、焊接、調(diào)試，驗證各項技術(shù)指標(biāo)；
（5）按課程設(shè)計指導(dǎo)書的要求，編寫課程設(shè)計報告書。

參考文獻(xiàn)：
1．《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》,童詩白,高等教育出版社.
2．《電子線路設(shè)計與應(yīng)用》,臧春華,高等教育出版社.
3．《電子線路》（第四版）,謝嘉奎,高等教育出版社.
4．《CMOS集成電路應(yīng)用設(shè)計》,羅國新,福建科技出版社.

工作計劃：
收集文獻(xiàn)資料        理解設(shè)計任務(wù)，查閱相關(guān)文獻(xiàn)                  一天
確定設(shè)計方案        方案論證、比較，確定總體設(shè)計方案            二天
單元電路設(shè)計        設(shè)計模塊電路，計算參數(shù)，器件選擇            三天
組裝調(diào)試            根據(jù)確定的方案安裝調(diào)試，驗證各項技術(shù)指標(biāo)    二天
課程設(shè)計說明書      按課程設(shè)計指導(dǎo)書的要求，編寫設(shè)計報告書      二天


基于cd4046鎖相環(huán)的頻率合成器設(shè)計

摘  要：CD406鎖相環(huán)頻率合成器以CD4046芯片為核心，加以外圍電路搭建而成的一個以一個頻率為標(biāo)準(zhǔn)，可以輸出多個頻率，并且十分的準(zhǔn)確穩(wěn)定，適用于很多領(lǐng)域。
本次實(shí)驗的頻率合成器是最基礎(chǔ)的應(yīng)用，沒有非常好的性能，只是一個剛?cè)腴T的新手的試驗電路，并不能運(yùn)用于日常生活。同時準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性也相對較低。

目    錄

1. 設(shè)計背景
1.1設(shè)計的目的
1.2設(shè)計的要求
2. 設(shè)計方案
2.1設(shè)計原理圖
2.2設(shè)計PCB
3. 方案實(shí)施
3.1 PCB的制作
3.3元器件焊接
3.3 電路板調(diào)試
4. 結(jié)果與結(jié)論
4.1 實(shí)驗結(jié)果
4.2 實(shí)驗結(jié)論
5. 收獲與致謝
6. 參考文獻(xiàn)

1.        設(shè)計背景1.1設(shè)計的目的1.2設(shè)計的要求

1、設(shè)計制作一個頻率步進(jìn)100hz的頻率合成器；

2、頻率抖動不超過100hz；

3、頻率范圍在300-400k。

2.        設(shè)計方案
2.1設(shè)計原理圖



先由晶振產(chǎn)生一個8MHz的信號，經(jīng)過80000分頻變?yōu)?00Hz的信號；然后輸入CD4046的14腳（相位比較器2），VCO的輸出信號經(jīng)過N分頻后變?yōu)樾枰玫降男盘栴l率再輸入到4046的3腳與100Hz的信號進(jìn)行對比，最后兩個信號頻差位0時即可得到我們需要的信號。

2.1.1晶振原理圖


以8M晶振為核心搭建的一個能輸出8MHz信號的模塊。

2.1.2 M分頻

M分頻模塊是以5個4522芯片為核心，輔以74ls08和74ls04搭建的一個80000分頻模塊。對晶振的8MHz信號進(jìn)行分頻變?yōu)?00Hz信號。

2.1.3鎖相環(huán)

該模塊是在上一個實(shí)驗的基礎(chǔ)上加以更改后得到的。因為實(shí)驗要求是300k~400k的帶寬，電壓為10V，但我們做出來的電路板必然會存在誤差，所以吸收以前的教訓(xùn)，我們將帶寬變寬，變?yōu)?00k~500k，這樣上下都有100k的誤差范圍就可以在一定范圍內(nèi)抵消讀數(shù)、焊接、制板和環(huán)境帶來的誤差，從而更好的達(dá)到實(shí)驗要求。

圖一

圖二

我們已知R2=10k，fmin=200k，fmax=500k，Vcc=10V,由圖一可知，C1大約在15pF左右。fmax/fmin=2.5，所以R2/R1=2，所以R1=5K。R3與C2的值可以通過公式計算得出，2fc=2fl=300k，所以τ=1/300000π=0.00000106。此時取              R3=1k，C2可以用1nF。為了以防萬一我在R1和R3后面又接了滑阻，方便更改。

2.1.4N 分頻

在4522的基礎(chǔ)上加上撥碼開關(guān)，通過撥碼開關(guān)控制分頻大小。

2.2設(shè)計PCB

晶振及M分頻PCB圖


鎖相環(huán)及N分頻PCB圖

其中紅線部分為頂層線路，藍(lán)色部分為底層線路，又因為是單層板，所以紅線部分預(yù)留出排針焊盤然后通過飛線連接。

3. 方案實(shí)施3.1 PCB的制作3.3元器件焊接

對應(yīng)原理圖與PCB圖，將原件一個個焊接上，最好是按順序焊接，這樣可以檢查一遍電路；也可以按原件的大小焊接，先焊接小原件，最后焊接大原件，這樣會方便很多。

3.3 電路板調(diào)試3.3.1分模塊調(diào)試

1、晶振調(diào)試

    接入5V電源，接地，輸出接示波器，觀察到8MHz的波形，該模塊度歐式確定的，只要不是焊接出錯，一般都不會出問題

接入5V電源，從函發(fā)上接入8MHz，Vpp=10V的信號，輸出接示波器，觀察到100.2Hz的信號。這里會有一點(diǎn)誤差，但想不出辦法消除，因為0.2Hz的誤差有很大可能是焊接及環(huán)境影響等不可調(diào)因素影響的，很難改變。

接入10V電源，將3,4腳接一起，函發(fā)接輸入，輸出接示波器，先將函發(fā)設(shè)置為1kHz，Vpp=10V，示波器顯示為221.2kHz，將函發(fā)的頻率以5k的頻率步進(jìn)，測試一下鎖相環(huán)的鎖定范圍是否能達(dá)到400kHz，最后鎖相環(huán)失鎖在485.3kHz，鎖相環(huán)鎖定范圍在221.2kHz~485.3kHz，包括了300k~400kHz，所以達(dá)成目標(biāo)。

將頻率分別調(diào)為301.3kHz，349.8kHz，399.5kHz，鎖相環(huán)都可以鎖住。

接入5V電源，函發(fā)接輸入端，輸出端接示波器。，函發(fā)設(shè)置為100kHz，撥動撥碼開關(guān)，將個十百千位都撥幾遍，觀察到分頻出正確的頻率。

3.3.2合成調(diào)試

現(xiàn)將晶振模塊接電源，輸出接示波器，觀察到8MHz的波形；將晶振輸出接入M分頻，M分頻接入5V電源，輸出接示波器，觀察到100.3Hz的頻率，有0.3Hz的誤差存在。到這里可以確定晶振加M分頻基本沒問題，接下來測鎖相環(huán)加N分頻模塊。先單側(cè)鎖相環(huán)模塊，再次確定鎖相環(huán)模塊是沒問題的，將鎖相環(huán)模塊與N分頻模塊接在一起，接上電源，給鎖相環(huán)供電10V，N分頻供電5V，鎖相環(huán)輸入接函發(fā)，N分頻輸出接示波器，函發(fā)設(shè)置為100Hz，Vpp=10V，調(diào)整撥碼開關(guān)，將千位撥為1100即3000分頻。示波器顯示也為300.01k，在將百位撥為1010即500分頻，加上前面的3000分頻，即3500分頻，示波器顯示為350.03k，存在0.03k的誤差，在允許范圍內(nèi)。最后將M分頻的輸出接鎖相環(huán)的輸入，開始總的測試�，F(xiàn)將撥碼開關(guān)千位撥為1100，十位撥為1000，個位撥為1100，即301.3k，但示波器顯示為混亂的波形，這有可能是M分頻與鎖相環(huán)直接的問題，那么最大的可能就是鎖相環(huán)讀取不到信號，因為，只要能讀取到信號，那么示波器最起碼有一個穩(wěn)定的波形，而不是混亂的波形，那么就需要給M分頻的輸出抬高電壓，這在做抬壓電路的話太麻煩，所以最直接的辦法就是給M分頻供電提高，這會有將芯片燒壞的風(fēng)險，但芯片還有剩余，可以試試，然后我就供電提高到6V，還是不行，再提高到7V，這時示波器出現(xiàn)了波形，但頻率差了1K多，超出了誤差范圍。不行，但我覺得這是之前M分頻中那多余的0.3Hz造成的，要去除很難。后來想了一個取巧的辦法，就是在撥碼開關(guān)上下降1k的頻率來拉低最后的輸出，結(jié)果是可以的。

4. 結(jié)果與結(jié)論4.1 實(shí)驗結(jié)果

要求值（kHz）

301.4

351.9

399.8

撥碼開關(guān)

3004

3509

3988

實(shí)際值（kHz）

301.5

352.0

399.9


4.2 實(shí)驗結(jié)論

實(shí)驗要求捕獲到301.4kHz，351.9kHz，399.8kHz，實(shí)測得到301.4kHz，352.0kHz，399.9kHz，雖然有一點(diǎn)誤差，但在允許的范圍內(nèi)。

誤差分析：

5.    收獲與致謝

通過這次實(shí)驗，學(xué)會了多種模塊合并電路的調(diào)試過程及對不同錯誤的應(yīng)對方法，也更加深入的了解了鎖相環(huán)的引用，以及在設(shè)計電路方面的小技巧。很慶幸可以有這樣的一次期末考試，和這么困難的一次實(shí)驗挑戰(zhàn)。謝謝老師給予的這次機(jī)會。



完整的Word格式文檔51黑下載地址：
基于CD4046鎖相環(huán)的頻率合成計.doc (3.55 MB, 下載次數(shù): 47)


作者: xulong431    時間: 2019-12-18 09:39
感謝樓主分享，正在查找這方面的資料



歡迎光臨 (http://www.torrancerestoration.com/bbs/) Powered by Discuz! X3.1