鎖相環(huán)頻率合成器的方案研究

隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，各種新型的頻率合成器和頻率合成方案不斷涌現(xiàn)，利用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)研制出了很多頻率合成集成電路。本文介紹一種以摩托羅拉公司生產(chǎn)的MC145152芯片的為基礎(chǔ)的頻率合成器。這種鎖相環(huán)頻率合成器的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度與基準(zhǔn)頻率一致，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，在移動(dòng)通信陸地電臺(tái)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

1 MC145152芯片的特點(diǎn)及功能

MC145152是MOTOROLA公司生產(chǎn)的大規(guī)模集成電路，是16比特并行輸入并行輸入數(shù)據(jù)編程的雙模鎖相環(huán)頻率合成器，該芯片內(nèi)含參考頻率振蕩器、可供用戶選擇的參考分頻器(分頻比為8，64，128，256，512，1 024，1 160，2 048)，雙端輸出的數(shù)字鑒相器、控制邏輯、10比特可編程的÷N計(jì)數(shù)器(分頻比為3～1 023)、6比特可編程÷A計(jì)數(shù)器(計(jì)數(shù)范圍為0～63)和鎖定檢測(cè)等部分。其中，10比特÷N計(jì)數(shù)器、6比特÷A計(jì)數(shù)器、模擬控制邏輯和外接雙模前置分頻器組成吞脈沖程序分頻器，吞脈沖程序分頻器的總分頻比為：N總=NP+A，其內(nèi)部組成框圖如圖1所示。

(1)他與雙模(P／(P+1))分頻器同時(shí)使用，有一路雙模分頻控制輸出MC。當(dāng)MC為低電平時(shí)，雙模分頻器用(P+1)去除；當(dāng)MC為高電平時(shí)，雙模分頻器用模數(shù)P去除。

(2)他有A計(jì)數(shù)器和N計(jì)數(shù)器兩個(gè)計(jì)數(shù)器。他們與雙模(P／(P+1))分頻器提供了總分頻值(NP+A)。其中，A、N計(jì)數(shù)器可預(yù)置。N的取值范圍為3～1 023，A的取值范圍為0～63。A計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)期間，MC為低電平；N計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)(N-A)期間，MC為高電平。

(3)他有一個(gè)參考振蕩器，可外接晶體振蕩器。

(4)他有一個(gè)R計(jì)數(shù)器，用來給參考振蕩器分頻，R計(jì)數(shù)器可預(yù)置，R的取值范圍：8，64，128，256，512，1 024，1 160，2 048。

(5)他有兩路鑒相信號(hào)輸出，其中，φR，φV用來輸出鑒相誤差信號(hào)，LD用來輸出相位鎖定信號(hào)。

MC145152的工作原理；參考振蕩器信號(hào)經(jīng)R分頻器分頻后形成fR信號(hào)。壓控振蕩器信號(hào)經(jīng)雙模(P／(P+1))分頻器分頻，再經(jīng)A，N計(jì)數(shù)器分頻器后形成fv信號(hào)，fv=fvco／(NP+A)。fR信號(hào)和fV信號(hào)在鑒相器中鑒相，輸出的誤差信號(hào)(φR，φV)經(jīng)低通濾波器形成直流信號(hào)，直流信號(hào)再去控制壓控振蕩器的頻率。

當(dāng)整個(gè)環(huán)路鎖定后，fO=fR且同相，fVCO=(NP+A)fR，便可產(chǎn)生和基準(zhǔn)頻率同樣穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度的任意頻率。

2 909～915 MHz數(shù)字鎖相環(huán)頻率合成器的設(shè)計(jì)

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