串行數(shù)字鎖相頻率合成器的設(shè)計(jì)
摘 要 以MB1501為例介紹了“吞除脈沖”式串行數(shù)字鎖相頻率合成器的設(shè)計(jì)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、精度高、易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞 串行數(shù)字鎖相頻率合成器 “吞除脈沖” 壓控振蕩器（VCO）
當(dāng)前，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及微控制器在電子系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，在很大程度上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，數(shù)字頻率合成技術(shù)的應(yīng)用也日益廣泛。數(shù)字頻率合成器應(yīng)用于通信設(shè)備中，使得工作頻率的選擇變得極為簡(jiǎn)單而又精確。并且隨著大規(guī)模集成電路（LSI）技術(shù)和單片微機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，大大促進(jìn)了數(shù)字鎖相頻率合成器集成化程度的提高和體積的縮小，滿足了通信設(shè)備的高集成度和超小型化的要求。特別適合某些特殊場(chǎng)合的應(yīng)用。
串行數(shù)字鎖相頻率合成器體現(xiàn)了程序設(shè)計(jì)和鎖相技術(shù)的結(jié)合。這種合成器從總體結(jié)構(gòu)上看由單片機(jī)、鎖相環(huán)及可編程分頻器三部分組成。其中可編程分頻器是單片微機(jī)與鎖相環(huán)之間的接口，同時(shí)也是組成數(shù)字鎖相頻率合成器的關(guān)鍵部件。
1 “吞除脈沖”式數(shù)字鎖相頻率合成器的構(gòu)成
鎖相環(huán)路是一個(gè)負(fù)反饋相位控制系統(tǒng)。它由鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LF)、壓控振蕩器(VCO)和可編程分頻器(÷NPEM>)四個(gè)基本部件組成。為保證足夠小的信道間隔和高的工作頻率，可采用吞除脈沖式數(shù)字鎖相頻率合成器。所謂“吞除脈沖”技術(shù)，就是采用高速雙模前置分頻器，根據(jù)模式控制電平的高低，來(lái)控制它的分頻比為P或P+1。此類數(shù)字鎖相頻率合成器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖中，fr為參考頻率；fP為反饋頻率；NP，A為分頻比系數(shù)；fO為壓控振蕩器輸出頻率。工作時(shí)，前置分頻器先按除“P+ 1”方式工作，當(dāng)吞除計(jì)數(shù)器計(jì)到預(yù)置狀態(tài)后，轉(zhuǎn)換成除“P”方式工作。當(dāng)前置分頻器完成一個(gè)工作周期后，又回到除“P+ 1”工作狀態(tài)。
具有吞除脈沖計(jì)數(shù)功能的可編程分頻器的總分頻比M有如下關(guān)系
M=P×NP＋A （1）式中P為前置分頻器的分頻比。
2 MB1501芯片介紹
MB1501系列為日本富士通公司的大規(guī)模集成數(shù)字鎖相頻率合成器，采用CMOS工藝，是一種具有吞除脈沖功能的單片串行集成鎖相頻率合成器芯片。
2.1 MB1501的結(jié)構(gòu)
MB1501系列包含內(nèi)部振蕩器，參考分頻器，可編程分頻器，相位檢波器，鎖存器，移位寄存器，雙模高速前置分頻器和一位控制鎖存器等主要部件。只需外接環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、單片微處理器等電路即可構(gòu)成一個(gè)完整的全程掃描頻率合成器。該系列芯片具有如下特點(diǎn)：
最高工作頻率1.1GHz，輸入信號(hào)的幅度不低于200mVp-p；工作電壓為2.7～5.5V，典型值為3V；功耗低，在工作電壓為3V，工作頻率為1.1GHz時(shí)僅為45mW。
