锁相尝试（根本局部）

一、 尝试目标
1．深切对锁相环根本功课道理的懂得。
2．掌控掌握锁相环同步带、捉拿带的丈量尝试方式，多加对锁相环捉拿、跟踪和锁定等观点的懂得。
3．掌控掌握包含锁相环CD4046的利用方式。

二、尝试道理
锁相环由鉴相器( PD)、环路滤波器( LF)和电压（V）节制振荡器( VCO)三个根本部位件组成。

锁相环路是一个相位偏差节制体系，它将参考旌旗灯号与输入旌旗灯号之间的相位实施对照，产生相位偏差电压（V）来调理输入旌旗灯号的相位，以到达与参考旌旗灯号同频的目标。锁相环路因为设定有杰出的跟踪特征、窄带滤波特征和杰出的门限特征等一些出格的功效，而普遍利用来电子手艺的各个范畴。


鉴相器是相位对照器，用来对照写入旌旗灯号ui(t)与压控振荡器输入旌旗灯号uo(t)的相位，输入电压（V）对应于这两个旌旗灯号相位差的函数。环路滤波器是滤除ud(t)高频份量及噪声，以保障环路所请求的功效。 压控振荡器受环路滤波器输入电压（V）uc(t)的节制,使振荡频次向写入旌旗灯号的频次挨近，直至二者的频次不异，使得VCO输入旌旗灯号的相位和写入旌旗灯号的相位坚持某种特定的干系，到达相位锁定的目标。
设写入旌旗灯号和本振旌旗灯号（压控振输入旌旗灯号）别离是正弦和余弦旌旗灯号，它们在鉴相器内实施对照，鉴相器的输入是一个与二者的相位差成比例的的电压（V），通俗把它称为偏差电压（V）。环路低通滤波器滤除鉴相器中的高频份量，而后把输入电压（V）加到VCO的写入端，VCO送出的本振旌旗灯号频次跟着写入电压（V）的转变而转变。若是二者频次不分歧，则鉴相器的输入将产生低频转变份量并颠末低通滤波器使VCO的频次产生转变。最初若是本振旌旗灯号的频次和写入旌旗灯号的频次坚持分歧，二者的相位差坚持某一恒定值，则鉴相器的输入将是一个恒定直线DC电压（V），环路低通滤波器的输入也是一个直线DC电压（V），这时辰候，环路 处于"锁定状况"。
与锁相环有关的几个根本观点：
环路锁定： 若是环路有一个写入旌旗灯号 u(t) ，起头时写入频次老是不即是VCO的自在振荡频次，即ωi ≠ ωo 。若是ωi 与ωo 相差不大，在恰当的边界内，鉴相器输入一偏差电压（V），经环路滤波器变更后节制VCO的频次，使其输入频次转变靠近到ωi ，ωi=ωo ，而并且两旌旗灯号的相位差为常数 ，这类状况称为环路锁定。
设压控振荡器的自在振荡频次fo与写入基准旌旗灯号频次 fi 相差较远 。跟着基准频次fi向压控振荡频次fo 挨近，到达某一频次 ，这时辰候环路进入锁定状况，该进程称为环路捕获。一旦入锁今后，压控频次就即是基准频次，并且fo 随 fi 而转变，这就称为跟踪。
*辨别环路是不是锁定的方式
1）在有双踪示波器的景象下
起头，环路处于失锁状况，加大写入旌旗灯号频次，用双踪示波器检查压控振荡器的输入旌旗灯号和环路的写入旌旗灯号，当两个旌旗灯号由不一样步变成同步，并且f_i=f_o时，表现环路已进入锁定状况。
2）单踪──通俗示波器
在不双踪示波器的景象下，在单踪示波器上能够用李沙育图形来鉴定环路是不是处于锁定状况。把鉴相器的写入旌旗灯号u_i(t)加到示波器的垂直偏转板上，把u_o(t)加到程度偏转板（或相反），并使两旌旗灯号幅度相称。若是环路已锁定，并且在抱负景象下，即李沙育图形应是一个圆。

图10-3 未锁定时动摇线及李沙育图形


图10-4 锁定时动摇线及李沙育图形


CD4046含有相位对照器、压控振荡器两局部，利用时需外接低通滤波器（阻、容元件）构成完整的锁相环。 外部 6.2V的齐纳稳压管 在须要用的时辰作为帮助电源。

CD4046有16个管脚，功课频次为1MHz。 1 ¾¾相位脉冲 2 ¾¾对照器I输入 3 ¾¾对照器II写入 4¾¾压控振荡器输入端（VCO_O） 5 ¾¾制止端（INH） 6 ¾¾VCO外接电容端（C₁）7 ¾¾C₂ 8¾地（V_SS） 9 ¾¾压控振荡器写入端（VCO_I ） 10 ¾¾解调器输入 11 ¾¾ VCO外接电阻端（R₁） 12 ¾¾ VCO外接电阻端（R₂） 13 ¾¾对照器II输入 14 ¾¾对照器I写入 15 ¾¾齐纳管 16 ¾¾电源（V_DD）
2. 尝试电子回路
本尝试用电子回路模子块为：锁相环调频与丈量尝试模子块。见图10-7


图10-7锁相环调频与丈量尝试电子回路
三、尝试仪表用具
1．锁相环调频与丈量尝试电子回路尝试板
2．20MH双踪示波器
3. 万用表
四、尝试内容。
1.压控振荡器的丈量尝试。
2.同步带和捉拿带的丈量。
五、尝试步骤
1.压控振荡器的丈量尝试
（1） 在尝试箱主板上插上锁相环调频与丈量尝试电子回路尝试模子块。接通尝试箱上电源开关，电源目标灯点亮。
（2） 断开J1，毗连J2左，J3左，J4构成压控振荡器的丈量尝试电子回路。
（3） 用示波器检查VCO动摇线（TP1点），调理电位器RW1，使其自在振荡频次为500KHz（参考值）。
（4） 变更电位器RW2，转变压控振荡器的节制电压（V）（TP3点），记实VCO频次在表10-1中。
（5） 画出节制电压（V）¾¾频次干系曲折折线。
表10-1 压控振荡器丈量尝试数值 自在强振荡频次 f KHz

节制电压（V）（V）

振荡频次（KHz）

2。同步带和捉拿带的丈量
毗连J1、J2右，J3左，J4，写入500KHz、5V方波旌旗灯号由低频源供给，从IN1入。
（1）用示波器检查VCO动摇线，调理电位器RW1，使其自在振荡频次为500KHz（参考值）[此步可省略]。
（2） 同步带和捉拿带的丈量
可按界说来丈量，方式以下：调基准频次f_i ，使f_i < f_vco ，环路处于失锁状况，而后徐徐多加写入旌旗灯号频次f_i ，用双踪示波器细心检查相位对照器两写入旌旗灯号之间的干系。当发明两写入旌旗灯号由不一样步变为同步，并且f_i= f_vco，表现环路已进入到锁定状况，用频次计记下此时的频次为f₁，这便是捉拿带的上限频次，持续多加f_i，此时压控振荡器频次f_vco将随f_i而变。但当f_i多加到f₂^’时，f₀不再随f_i而变，这个f₂^’便是环路同步带的上限频次，而后再慢慢下降f_i。由上述辨别方式，便可测出捉拿带的上限频次f₂及同步带的上限频次f₁^’，从而可求出：
捉拿带
同步带
（6）检查锁定后的典范范型动摇线
尝试中，是利用CD4046锁相环的相位对照器I，其频次锁定在f_{vco 0}景象下的典范范型动摇线如图10-8 所示：

六、尝试报告请求
1．丈量并计较锁相环同步带和捉拿带；
2．检查并画出锁相环锁定后的典范范型动摇线；
3．画出节制电压（V）¾¾频次干系曲折折线。
4．总结由本尝试所获得的体味。