多波形數(shù)字頻率合成器
摘要介紹頻率合成器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并給出一種由單片機(jī)控制、采用大規(guī)模數(shù)字頻率合成器集成電路MC145151和波形產(chǎn)生電路MAX038實(shí)現(xiàn)的多波形數(shù)字頻率合成器的設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞頻率合成器數(shù)字鎖相環(huán)波形產(chǎn)生器控制方法
1頻率合成器簡(jiǎn)介
在現(xiàn)代電子學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，常常需要高精度且頻率可方便調(diào)節(jié)的信號(hào)源。尤其是隨著通信事業(yè)的發(fā)展，頻道的分布日趨密集，要求有高精度、高穩(wěn)定度的通信頻率。用常規(guī)的信號(hào)發(fā)生器無(wú)法滿足要求。為解決這個(gè)難題，人們提出頻率合成器的方案。
1.1頻率合成的原理
頻率合成是指對(duì)一個(gè)高精度高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率，經(jīng)過(guò)一系列算術(shù)運(yùn)算，產(chǎn)生有相同穩(wěn)定度和精確度的大量離散頻率的技術(shù)。雖然只要求對(duì)頻率進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，但是由于需要大量有源和無(wú)源器件，使頻率合成系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，這項(xiàng)技術(shù)一直發(fā)展緩慢。直至電子技術(shù)高度發(fā)展的今天，微處理器和大規(guī)模集成電路大量使用，頻率合成技術(shù)才有迅速發(fā)展，并得到廣泛應(yīng)用。
1.2鎖相頻率合成器
頻率合成器有多種方法實(shí)現(xiàn)，其中利用鎖相環(huán)的相位鎖定特性，獲得與基準(zhǔn)頻率成一定倍數(shù)的新頻率的電路，稱為鎖相頻率合成器。由于鎖相環(huán)具有良好的窄帶濾波特性，輸出的波形純凈，并且在環(huán)路鎖定后輸出頻率的溫度穩(wěn)定度和時(shí)間穩(wěn)定度與基準(zhǔn)頻率相同。這些優(yōu)點(diǎn)使其成為當(dāng)前最主要的頻率合成器，尤其是把大規(guī)模數(shù)字鎖相集成電路和微處理器結(jié)合起來(lái)，使頻率合成器實(shí)現(xiàn)更方便，性能更好。
鎖相頻率合成器的原理框圖如圖1所示。其基準(zhǔn)頻率通常由相對(duì)頻穩(wěn)度為圖1鎖相頻率合成器原理框圖
1.3鎖相環(huán)的基本原理
鎖相環(huán)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)相位自動(dòng)鎖定的控制系統(tǒng)，可分為模擬鎖相環(huán)和數(shù)字鎖相環(huán)，它們都包括三個(gè)基本的組成部分：鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）。它們可和÷N電路構(gòu)成一個(gè)閉合的相位反饋控制電路，這里以模擬鎖相環(huán)例，簡(jiǎn)要介紹其工作原理。
鑒相器是一個(gè)相位比較電路，其核心是一個(gè)乘法器，它把輸入信號(hào)ui(t)與輸出信號(hào)uo(t)的相位進(jìn)行比較，產(chǎn)生與兩信號(hào)的相位差對(duì)應(yīng)的誤差電壓ud(t)，實(shí)現(xiàn)相位－電壓的轉(zhuǎn)換。為了分析方便，設(shè)壓控振蕩器的自由振蕩角頻率ωo’為參考頻率，則輸入信號(hào)角頻率ωi和壓控振蕩器的實(shí)際振蕩頻率ωo可分別表示為：
ωi=ωo＇+dθi(t)/dt (1)
ωo=ωo＇+dθo(t)/dt (2)
式中θi(t)、θo(
