锁相环原理幻灯片.ppt

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1、锁相环原理第1页，共23页，编辑于2022年，星期三本次毕业设计的核心和难点本次毕业设计的核心和难点l核心 关键在于PLL电路的综合设计，需要不断的调试电路来达到最好噪声要求，同时，在高频的电子电路情下，还需要由CPLD控制的数字电路与模拟电路的综合设计。第2页，共23页，编辑于2022年，星期三本次毕业设计的核心和难点本次毕业设计的核心和难点l难点 工作频率很高，对电路的设计要求很高。对相位噪声的要求很高。整个PLL电路的系统设计，各组件之间的合理搭配。电路要求数电路和模拟电路的有效结合，数字部分又要与模拟部分之间区分开来。Protel 与Quartus软件的使用，VHDL程序的调试 电路板

2、的制作、焊接与调试 第3页，共23页，编辑于2022年，星期三锁相环原理锁相环原理 lPLL的基本工作原理是：PD把输入信号相位与VCO输出信号的相位进行比较，输出一个正比于两个输入信号相位差的电压加到环路滤波器LF上抑制噪声和高频分量后,再加到VCO上控制VCO输出频率的变化，使输入信号与VCO信号之间的相位差逐渐减小，最后达到动态锁定。第4页，共23页，编辑于2022年，星期三锁相环原理锁相环原理l简单的说，PLL（Phase Locked Loop，锁相环）电路基本由三大部分组成：l1.鉴相器l2.环路滤波器l3.压控振荡器第5页，共23页，编辑于2022年，星期三PLL电路设计电路设计

3、l鉴相器设计 鉴相器选择ADF4106，同时该芯片还内置分频器，减少了负杂的电路设计。l电压控制振荡器（VCO）设计 由于预设的微波频率为2GHz，但经考虑，现有的VCO芯片中，提高该频率的VCO的电压都很高，高于5V,但选择的ADF4106的最高输出电压也才5V，那么滤波器的设计需要用有源滤波器，这样可能给环路的噪声带来影响，通过抉择，为提高降低环路噪声及现有的VCO芯片，经过比较，最后选择设计1.9GHz的微波点频源，VCO芯片采用V614ME07。第6页，共23页，编辑于2022年，星期三PLL电路设计电路设计l环路滤波器设计采用ADI 公司提供的 PLL 仿真工具 ADIsimPLL

4、软件可以很容易仿真出需要的环路滤波器设计，具体设计如下：第7页，共23页，编辑于2022年，星期三CPLD电路的设计电路的设计 采用的CPLD芯片为EPM3064，它能够使用JTAG实现对PLL系统的硬件仿真调试。芯片比较便宜，而已很容易从城隍庙处购买到。仿真软件使用Quartus，使用VHDL程序对CPLD部分进行仿真调试。第8页，共23页，编辑于2022年，星期三电路原理图的设计电路原理图的设计l电源部分的设计对高频电路，电源的影响很大，凡是用到电源的部分都滤波。举例如下：1 接入的+5V电压的滤波第9页，共23页，编辑于2022年，星期三电路原理图的设计电路原理图的设计l接入其它芯片时，

5、再一次对电源滤波第10页，共23页，编辑于2022年，星期三电路原理图的设计电路原理图的设计l衰减器的设计l由于经过放大器后的射频信号功率还是很大，不能直接接入鉴相器ADF4106，需要通过衰减器，具体电路设计如下：第11页，共23页，编辑于2022年，星期三电路原理图的设计电路原理图的设计l功率分配电路设计 经过VCO出来的射频信号一部分进入鉴相器进行相位锁定，一部分作为输出，所以需要设计功率分配电路。第12页，共23页，编辑于2022年，星期三电路原理图的设计电路原理图的设计lJTAG接入电路第13页，共23页，编辑于2022年，星期三电路板的制作和调试电路板的制作和调试 对器件的封装都采

6、用贴片封装，布线不采用自动布线，因为有些地方布局不合理。很容易产生比必要的干扰，对电路造成不可估量的后果，所以对PCB器件进行手动布线。同时，在铺铜的时候都要注意数字地和模拟地的区分。具体的电路图如下：第14页，共23页，编辑于2022年，星期三电路板的制作和调试电路板的制作和调试第15页，共23页，编辑于2022年，星期三电路板的制作和调试电路板的制作和调试l通过焊接后的电路如下：第16页，共23页，编辑于2022年，星期三电路板的制作和调试电路板的制作和调试 将电路接入电源，并连接频谱仪，便开始对板子进行调试，通过调试，得到了稳定的微波点频源信号，频率为1.9GHz，相位噪声优于 -100

7、dBc/Hz10kHz，满足系统要求。杂散抑制在偏离主频1GHz 的范围内优于-40dBc。满 足系统要求。具体的拍摄照片如下：第17页，共23页，编辑于2022年，星期三电路板的制作和调试电路板的制作和调试l锁相环稳定后的1.9GHz点频源信号第18页，共23页，编辑于2022年，星期三电路板的制作和调试电路板的制作和调试l带宽为20MHz时的1.9GHz点频源信号第19页，共23页，编辑于2022年，星期三电路板的制作和调试电路板的制作和调试l1.9GHz点频源信号杂散span1GHz第20页，共23页，编辑于2022年，星期三电路板的制作和调试电路板的制作和调试l偏离中心频率20KHz时的相位噪声第21页，共23页，编辑于2022年，星期三电路板的制作和调试电路板的制作和调试l由上面的数据和图表可以看出在1.9GHz频段取得了非常优秀的相噪指标，杂散指标也在合理范围之内，但还不够理想。l相位噪声可用专用的测试设备或频谱分析仪来测量，通过数据分析，相位噪声优于-100dBc/Hz10kHz，满足系统要求。杂散抑制在偏离主频1GHz 的范围内优于-40dBc。满足系统要求。第22页，共23页，编辑于2022年，星期三 谢谢！第23页，共23页，编辑于2022年，星期三