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基于MC145152的频率合成器

开发语言:其它类型 数据库:其它 论文:5MB 运行环境:Win2003,WinXP,Win2000,Win9X 软件等级:☆☆☆☆☆ 发布时间:2008-03-28 购买方式:银行汇款方式 联系QQ:530083379 咨询QQ客服 官方网址:www.bysjlw.net
软件介绍

第二章 系统设计
2.1 设计要求
2.1.1.基本要求
(1) 频率范围1Mhz~3Mhz;
(2) 步进1Khz,随时可调;
(3) 频率稳定度优于10-3;
(4) 最大频偏:0.1Khz;
2.1.2.发挥部分:
(1)频率稳定度提高到10-5;
(2)进一步提高残波辐射指标,优于50dB;
(3)进一步提高频率三大指标(即频率响应、失真度和信噪比);
(4)其他
2.2 设计思路
按照题目的要求,主要设计一个频率合成器,使其输出1Mhz到3Mhz的频率信号。该设计的核心是数字频率合成技术,利用锁相环的原理,使VCO的频率锁定在参考频率的稳定度上。采用自动增益控制(AGC)电路使输出电压幅值稳定。控制和显示部分的设计采用单片机来完成。
2.3方案论证与比较
2.3.1.压控振荡器的设计方案论证与选择
方案一:采用分立元件构成。利用低噪声场效应管J310作振荡管,用两对变容二极管直接接入振荡回路作为压控器件,电路属于电感三点式振荡器。图1.1.1为其简化电路图。该方法实现简单,但是调试困难,而且输出频率不易灵活控制。

 

图2.1.1  分立元件构成的VCO简化电路
方案二:采用压控振荡芯片MC1648和变容二极管MV209,外接一个LC谐振回路构成变容二极管压控振荡器。选取适当的电感,便可改变MC1648的输出频率。另外,MC1648内部有放大电路和自动增益控制,可以实现输出频率稳幅,射极跟随器有隔离作用,可减小负载对振荡器工作状态的影响。由于采用了集成芯片,电路设计简单,系统可靠性高,并且利用锁相环频率合成技术可以使输出频率稳定度进一步提高。
 
图1.1.2 大规模压控振荡器电路(MC1648)
综上,拟定方案二利用压控振荡芯片MC1648和变容二极管MV209,外加一个LC并联谐振回路来设计压控振荡器。
2.3.2.频率合成器的设计方案论证与选择
频率合成是整机的核心,为了得到高度稳定的频率输出,并且输出频率可调,可以采用锁相环频率合成技术,输出频率稳定度与晶振的稳定度相当,达到10-5,频率步进可以为任意值。此技术采用单片机来实现控制。
方案一:模拟锁相环路法,通过环式的减法降频,将VCO的频率降低,与参考频率进行鉴相。优点是:可以得到任意小的频率间隔;鉴相器的工作频率不高,频率变化范围不大,比较好做,带内带外噪声和锁定时间易于处理。不需要昂贵的晶体滤波器。频率稳定度与参考晶振的频率稳定度相同。缺点是分辨率的提高要通过增加循环次数来实现,电路超小型化和集成化比较困难。
方案二:数字锁相环路法,如图1.1.3所示,通过数字逻辑电路把VCO(压控振荡)的频率降低到鉴相器的参考频率上,采用的是除法降频。除具有方案一的优点外,克服了方案一的缺点,还能与灵活方便的数字电路结合,做成数控可变分频,得到任意的频率,并且便于集成化,大大简化电路连线,缩短电路制作时间,降低整机体积。
综合考虑,本设计采用方案二。

 

图2.1.3数字锁相环频率合成原理
2.3.3.控制模块的设计方案论证与选择
方案一:采用单片机控制,其使用灵活方便,能较大限度的开发其自身资源,性价比高。
方案二:采用FPGA(现场可编程逻辑门阵列)作为系统的控制核心。由于FPGA具有强大的资源,使用方便灵活,易于进行功能扩展,特别是结合EDA(电子设计自动化),可以达到很高的效率。系统的多个部件如频率测量电路,键盘控制电路,显示控制等都可以集成到一块芯片上,大大减小了系统的体积,并且提高了系统的稳定性。
考虑到目前使用FPGA的成本较高,作为产品,选用方案一更合适。
2.3.4.测频模块的设计方案论证与选择————(如果需要的话)
方案一:采用数字集成电路设计一个频率计来测量输出频率。该电路的设计中包括了放大整形电路、时基电路、逻辑控制电路、计数器、锁存器等,其组成框图如图2.1.4所示。其中放大整形电路可由晶体管3DG100与74LS00等组成;时基电路由555定时器构成的多谐振荡器产生;逻辑控制器由74LS123构成,产生高低电平控制锁存器和计数器的工作;计数器选用74LS90;锁存器选用74LS273;最后通过74LS48译码显示。虽然原理简单,实现比较容易,但是电路复杂,可靠性不高。

 
              图2.1.4   数字集成频率计组成框图

方案二:采用单片机来实现测频功能。将压控振荡器的输出频率经过前置分频器MC12022进行高速分频后再经过74LS390进行固定分频,然后送入单片机测量,并实时送入液晶显示器显示测得的频率。由于MC12022可对输入正弦波整形,所以不需外加整形电路,这样硬件电路十分简单,只利用软件编程便可实现一系列的功能。集成于一块芯片上,可靠性高,准确性好,且容易实现。
 
图2.1.5  采用单片机实现的频率计组成框图
综上,拟定方案二用单片机实现输出频率的测量。
2.3.5. 电源方案选择与论证
单片机的工作需要稳定的+5V直流电压,运放和三极管则需要+12V直流电压,所以需对市电进行变压、整流、滤波、稳压,为系统提供这两种直流电压。
方案一:采用变压器将220V交流电变换为20V交流电,再进行全波整流、滤波,最后用三端稳压管7812和7805进行稳压,可分别得到+12V,+5V。
方案二:采用电源模块得到20V直流电压输出,再通过三端稳压集成芯片进行稳压,得到两种输出电压。
方案一简单易行,且成本低,试验阶段我们采用方案一。
2.4系统组成
   经过一系列的方案比较与论证,最终确定的系统组成框图如图2.1.6所示。由MC145152、MC1648系列集成电路组成数字锁相频率合成器;用户可使用简易的按键,通过单片机AT89C52控制频率。另外,可使用串行接口实现单片机与计算机通信,从而可在计算机上操作发射机,并实现智能化。音源不仅可以从麦克风、卡带机、CD机等接入,还可通过计算机接入,从而大大扩展了音源媒体,甚至可使用网络资源。功率放大部分则可根据实际需要,接入后续功放。

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