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由频率合成器的步进间隔fREF和工作频率范围，可计算出分频比N的变化范围。一般取在fminfREF?N?fmaxfREF。
环路滤波器通常使用RC积分滤波器和无源比例积分器，如图7-6(a)和7-6(b)所示。
图
图7-6 两种环路滤波器
（a）RC积分器 (b) 无源比例积分器
对于使用RC积分器的频率合成器，有
R?KdK0Nmax??n?C
式中，Kd是鉴相灵敏度，对数字电路的鉴相器，Kd是固定值。CD4046鉴相器Ⅱ鉴相灵敏度为Kd?VDD2??Vrad?。电容C的取值范围为0.01?0.1?F。
对于使用无源比例积分器的频率合成器，有
R2?2?C?n?NmaxCKdK0
2R1?KdK0NmaxC?n?R2
值得提到的是，若采用一节RC积分器作为环路滤波器，它的稳定性、频率
捕捉范围等性能较差，因此应用较少。无源比例滤波器具有两个独立的时间常数，因此?n和?大体上能独立选择，这种灵活性使它获得广泛应用。
4．总体设计方案
总体设计方案的参考框图如图7-7所示。方案要求频率合器的工作范围在100~160kHz,输出为方波等。
数字锁相环CD4046中的VCO输出为单极性多谐振荡方波，因CD4046的管脚5加低电平时VCO起振、加高电平停振（VCO高阻输出）。CD4046中集成了两个鉴相器，即PDⅠ和PDⅡ，前者为异或门（不用），后者是触发器型鉴相器（选用）。
分频器限定采用计数器CD4522。采用三片CD4522组成N分频器时，每片的预置端（ABCD）要置入数码。
三、主要设计指标
图
7-7
总体设计框图
1 限定使用锁相环CD4046芯片,要求输出信号为方波;
2 输出频率范围内:100KHZ~300KHZ,频率步进间隔为20KHZ; 3 在频率转换20KHZ步进间隔时,要求频率转换时间小于5ms; 4 设计使用5V稳压电源
四、实验内容
1、确定三参数R1、R2、C，由VCO频率特性参数图确定。
当使用不同电源时，C1与f0的关系、C1与fmin的关系、R2/R1和fmax/fmin的关系如图（a）、（b）、（c）所示。
步骤：
1）、已知电源电压5V，输出频率范围：100KHZ~300KHZ，可得，找到fmax/fmin=15的水平线，与Nma=xfmax/fmin=300/20=15，对照上图（c）VDD=5V的曲线相交，易得10 2）、对照上面的第一个图，若要频率达到100KHZ以上并且VDD=5V，则R1=10K。 3）、依然对照上面第一个图，由已确定的R1=10K,若要频率达到100KHZ以上，则可得10pF 4）、对照第二个图，若要频率达到100KHZ以上，且10 电路板上提供了510K的电阻，因此确定R2=510K，综上可得： R1=10K，R2=510K，C=40pF 又因为本实验是频率合成，所以应选择CD4046的鉴相器2，即K402应接2.完整电路图如下： 5）、环路滤波器的参数设计与测量 ①由实验二知，VCO压控振荡器的灵敏度K0=93.75（KHZ/V） ②Kd=VDD/2?=0.796(V/rad) ③ ??0.5?1.5?取1? , ④测得快捕时间tm=2 ms,频率转化时间tc=6 ms。 ⑤ ?n?4?tm =4/0.002=2000（rad/s） 计算得: R1?R2?2??nC = 2=14.7K 0.068?10?6?20000.796?93.75Nmax?nC= 0.068?10?6?15?20002=18.29. 2KoKd五、实验心得 通过本次实验，我了解了锁相环及频率合成器的原理，能够利用数字锁相环设计制作频率合器。在实验过程中，关键是测出快捕时间并根据相关公式计算设计出锁相环外围元件参数。 这个实验是上一个实验内容的延伸，需要我们综合考虑如何设计一个电路，选取合适的参数。由于我们专业知识不足，因此很多参数老师已经帮我们设计好了，但仍然要求我们细心，不可马虎大意。
电子信息工程综合实验
