鎖相環(huán)電路設計與應用

第1章PLL工作原理與電路構成1.
(PLL與頻率合成技術簡介)
1.1PLL電路的基本工作原理1
1.1.1PLL電路的三大組成部分1
1.1.2PLL的應用與頻率合成器3
1.1.3PLL電路各部分工作波形3
1.2PLL電路以及頻率合成器的構成4
1.2.1輸出為輸入N倍頻的方法4
1.2.2輸出為輸入N/M倍頻的方法(輸入部分接入分頻電路)5
1.2.3輸出為輸入N/M倍頻的方法(輸出部分接入分頻電路)5
1.2.4輸出為輸入N×M倍頻的方法(增設前置頻率倍減器)6
1.2.5PLL電路與外差電路的組合方式(輸出為(fin×N)+fL)7
1.2.6PLL電路與DDS的組合方式7
1.3PLL頻率合成器的信號純正度9
1.3.1理想頻率合成器的輸出頻譜(1根譜線)9
1.3.2振幅調制的噪聲(AM噪聲)10
1.3.3頻率調制的噪聲(FM噪聲)12
1.3.4FM噪聲的影響14
1.4PLL的其他應用16
1.4.1數(shù)字數(shù)據(jù)恢復為時鐘的情況16
【專欄】dBc18
1.4.2頻率電壓轉換電路(FM解調電路)19
1.4.3電動機的轉速控制電路19
【專欄】PLL電路的發(fā)明者Bellescize20
附錄APLL電路中負反饋的應用21
A.1PLL電路與運算放大器電路的異同21
A.2放大電路中學習的負反饋方式與特性23
第2章PLL電路的傳輸特性31
(PLL電路的特性由環(huán)路濾波器決定)
2.1PLL電路傳輸特性的理解31
2.1.1PLL電路各部分的傳輸特性31
2.1.2簡單例題(時鐘的50倍頻電路)33
2.1.3傳輸特性的求法(除環(huán)路濾波器特性以外)35
【專欄】仿真使用SPICE非常方便36
2.1.4使用的環(huán)路濾波器的特性與PLL電路的傳輸特性37
2.1.5PLL電路中施加負反饋的效果39
2.2環(huán)路濾波器設計的基礎知識41
2.2.1RC低通濾波器的特性41
2.2.2具有階躍特性的RC低通濾波器43
2.2.3多級RC濾波器中增益與相位之間關系44
2.2.4普通的RC低通濾波器(使用滯后濾波器時環(huán)路特性不穩(wěn)定)46
2.2.5使PLL特性穩(wěn)定的滯后超前濾波器47
第3章PLL電路中環(huán)路濾波器的設計方法51
(無源/有源環(huán)路濾波器的設計實例與驗證)
3.1無源環(huán)路濾波器的設計51
3.1.1滯后超前濾波器的伯德圖51
3.1.2PLL電路與滯后超前濾波器組合的特性53
3.1.3分頻系數(shù)的改變情況56
3.1.4根據(jù)規(guī)格化曲線圖求出環(huán)路濾波器的常數(shù)(參照附錄B)57
3.210～100kHzPLL頻率合成器中環(huán)路濾波器的設計59
3.2.1作為實驗用頻率合成器的概況59
3.2.2頻率合成器傳輸特性的求法
(除環(huán)路濾波器以外)61
3.2.3時間常數(shù)小.M=-10dB.相位裕量為60°的設計61
3.2.4時間常數(shù)中等.M=-20dB.相位裕量為50°的設計64
3.2.5時間常數(shù)大.M=-30dB.相位裕量為50°的設計66
3.2.6試做的頻率合成器的輸出波形68
3.2.7試做的頻率合成器的輸出頻譜70
3.2.8鎖相速度72
3.3有源環(huán)路濾波器75
3.3.1有源環(huán)路濾波器75
3.3.22次有源環(huán)路濾波器的伯德圖75
3.3.33次有源環(huán)路濾波器77
3.3.4有源環(huán)路濾波器的噪聲79
3.3.5根據(jù)規(guī)格化曲線圖求出有源環(huán)路濾波器常數(shù)的方法80
3.425～50MHzPLL頻率合成器中環(huán)路濾波器的設計80
3.4.1實際電路中設計的有源環(huán)路濾波器80
3.4.2使用規(guī)格化曲線圖求出環(huán)路濾波器的常數(shù)81
3.4.3時間常數(shù)小.M=0dB.相位裕量為50°的設計85
3.4.4時間常數(shù)中等.M=-10dB.相位裕量為50°的設計86
3.4.5時間常數(shù)大.M=-20dB.相位裕量為50°的設計88
3.4.6試做的頻率合成器的輸出波形89
3.4.7試做的頻率合成器的輸出頻譜90
3.4.8鎖相速度92
3.4.9鎖相速度的仿真94
【專欄】用于測量頻率變化形式的調制磁疇分析儀97
3.5相位裕量不同時PLL電路的特性97
3.5.1用作實驗的50倍頻電路98
3.5.2環(huán)路濾波器的設計99
3.5.3相位裕量為40°的設計99
3.5.4相位裕量為50°的設計100
3.5.5相位裕量為60°的設計100
3.5.6頻率特性的仿真101
3.5.7輸出波形的頻譜103
3.5.8鎖相速度104
3.5.9PLL電路最適用的相位裕量(40°～50°)105
第4章4046與各種鑒相器109
(PLL電路中使用的重要器件的基礎知識)
4.1PLL的重要器件4046109
4.1.1PLL的入門器件109
4.1.24046的三種類型110
4.1.374HC4046片內三種鑒相器110
4.1.44046片內VCO的特性113
4.2鑒相器的工作要點115
4.2.1模擬鑒相器115
4.2.2數(shù)字鑒相器118
4.2.3相位頻率型鑒相器120
4.2.44046中PC2型鑒相器123
4.2.5死區(qū)124
4.2.6電流輸出型鑒相器126
4.2.7高速鑒相器AD9901127
第5章電壓控制振蕩器VCO的電路131..
(VCO要求的特性及各種振蕩電路方式)
5.1VCO要求的性能131
5.1.1VCO的概況131
5.1.2頻率可變范圍133
5.1.3頻率控制的線性133
5.1.4輸出噪聲133
5.1.5輸出波形的失真134
5.1.6電源電壓變化時的穩(wěn)定度134
5.1.7環(huán)境溫度變化時的穩(wěn)定度134
5.1.8外界磁場與振動的影響135
5.2由弛張振蕩器構成的VCO135
5.2.1函數(shù)發(fā)生器的基本工作原理135
5.2.2由函數(shù)發(fā)生器構成的VCO138
5.2.3函數(shù)發(fā)生器ICMAX038的應用139
5.3反饋振蕩器142
5.3.1反饋振蕩器的基本工作原理142
5.3.2反饋振蕩器振蕩穩(wěn)定的方法142
5.3.3由RC構成的反饋振蕩器143
5.3.4狀態(tài)可變VCO147
5.4高頻用LC振蕩電路及其在VCO中的應用151
5.4.1基本的哈脫萊/科耳皮茲振蕩電路151
5.4.2科耳皮茲的改進型克拉普振蕩電路152
5.4.3反耦合振蕩電路153
5.4.4由LC振蕩器構成VCO時采用的變容二極管154
5.4.5市售的LC振蕩式VCO電路157
5.5其他的VCO電路158
5.5.1由振子構成的反饋振蕩器158
5.5.2延遲振蕩器162
第6章可編程分頻器的種類與工作原理163
(構成PLL頻率合成器的數(shù)字電路)
6.1可編程分頻器的基本器件(減計數(shù)器)163
6.1.174HC191163
6.1.274HC40102/40103164
6.1.3TC9198165
6.2前置頻率倍減器168
6.2.1前置頻率倍減器IC168
6.2.2脈沖吞沒(PulseSwallow)方式170
6.2.3分數(shù)(Fractional)-N方式171
6.3PLL用LSI172
6.3.1PLL專用LSI的構成172
6.3.2ADF4110/4111/4112/4113173
第7章PLL電路的測試與評價方法177
(無源/有源環(huán)路濾波器的環(huán)路增益)
7.1負反饋電路中環(huán)路增益的測試177
7.1.1難以測試的環(huán)路增益177
7.1.2施加負反饋時原環(huán)路增益的測試178
7.1.3負反饋環(huán)路測試的仿真180
7.1.4實際注入的信號181
7.2使用頻率響應分析儀的測試方法183
7.2.1負反饋環(huán)路特性的測試183
7.2.2FRA與FFT分析儀的不同之處185
7.2.3FRA與網(wǎng)絡分析儀的不同之處185
7.3PLL電路中環(huán)路增益的測試186
7.3.1使用無源環(huán)路濾波器的PLL186
7.3.2使用有源環(huán)路濾波器的PLL188
第8章PLL特性改善技術191
(信號純正度與鎖相速度的提高技術)
8.1優(yōu)質的電源191
8.1.1使用CMOS反相器電路進行的實驗191
8.1.2使用晶體振蕩電路進行的實驗193
8.1.3串聯(lián)穩(wěn)壓器噪聲特性的比較196
8.2VCO控制電壓特性的改善200
8.2.1CD74HC4046內VCO線性的改善200
8.2.2CD74HC4046片內VCO的頻率變化范圍的擴大204
8.3VCO與鑒相器之間的干擾206
8.3.174HC4046中VCO與鑒相器同在的情況206
8.3.2用1個74HC4046進行的實驗207
8.3.3使用2個74HC4046進行的實驗(VCO和鑒相器在不同的封裝中)209
8.4鑒相器的死區(qū)210
8.4.1用74HC4046進行死區(qū)影響的實驗211
8.4.2PC2與巴厘枚嘎模塊VCO的組合使用213
8.4.34046中PC1與巴厘枚嘎模塊VCO的組合使用217
8.4.474HCT9046與巴厘枚嘎模塊VCO的組合使用220
8.5鎖相速度的改善221
8.5.1用二極管切換環(huán)路濾波器常數(shù)的方法222
8.5.2用模擬開關切換環(huán)路濾波器常數(shù)的方法224
8.5.3用D-A轉換器進行預置電壓相加的方法226
第9章實用的PLL頻率合成器的設計與制作229
(環(huán)路濾波器的詳細設計與實測特性)
9.1使用74HC4046的時鐘頻率合成器229
9.1.1替代1Hz～10MHz晶體的頻率合成器229
9.1.2全部使用CMOSIC構成的頻率合成器230
9.1.3環(huán)路濾波器的設計233
9.1.4輸出波形235
9.1.5頻譜235
9.1.6鎖相速度238
9.2使用TLC2933構成的脈沖頻率合成器239
9.2.1TLC29xx系列的概況239
9.2.2時鐘頻率合成器電路239
9.2.3環(huán)路濾波器的設計241
9.2.4輸出波形頻譜的測試243
9.3HF頻率合成器245
9.3.1HF頻率合成器電路245
9.3.2環(huán)路濾波器常數(shù)的計算248
9.3.3頻譜250
9.3.4鎖相速度252
9.440MHz頻率基準信號用PLL255
9.4.140MHz頻率基準信號用PLL電路255
9.4.2環(huán)路濾波器的設計258
9.4.3輸出波形260
9.5低失真的低頻PLL電路261
9.5.1低失真的低頻PLL電路261
9.5.2環(huán)路濾波器的設計264
9.5.3輸出波形的合成267
附錄B環(huán)路濾波器設計用規(guī)格化曲線圖270
附圖:各公司4046的振蕩頻率控制電壓特性270
參考文獻282...