集成锁相环实验：鉴相器与压控振荡器的应用

"鉴相器采用双平衡模拟乘法器的压控振荡器集成锁相环应用实验，涉及锁相环的工作原理、电路组成、性能特点以及实验配置和要求。" 在这个实验中，我们主要关注的是锁相环（PLL）的应用，这是一种基于相位误差控制的系统，广泛应用于频率合成、同步信号产生、调制解调等多个领域。锁相环的核心组成部分包括鉴相器（PD）、压控振荡器（VCO）和环路滤波器。 鉴相器是锁相环的关键器件，它利用双平衡模拟乘法器实现，能够检测输入信号ui(t)与VCO输出信号之间的相位差，并转换为电压差输出。在本实验中，鉴相器的11、12端接受输入信号，而13、14端则输出鉴相结果。鉴相特性由公式给出，与恒流源电流Io、鉴相器负载电阻RL以及输入信号振幅Ui有关。 压控振荡器（VCO）则根据误差控制电压来改变其输出频率，以使系统锁定在输入信号的频率上。3、4端输出的方波电压可以通过外部电路接入2、15端，以控制VCO的工作状态。 环路滤波器通常连接在鉴相器的13、14端，用于平滑误差电压并决定环路的响应特性。在处理调频信号时，可以采用无源比例积分滤波器，如图12所示，通过R1C1网络实现。滤波器的传递函数决定了环路的带宽和稳定性。 实验目标是理解和掌握锁相环的工作原理，包括其电路组成和性能特点，如无剩余频差、窄带滤波特性和跟踪特性。实验还要求测试和应用集成锁相环，使用的仪器包括高频信号发生器、超高频毫伏表、频率特性测试仪、直流稳压电源和数字示波器。实验电路采用CD4046作为锁相环核心，结合74LS90和外围电路实现10倍频，其中VCO的输出经T210分频后反馈至鉴相器，形成闭合的锁相环系统。 通过这个实验，学生将能深入理解锁相环的动态行为，学习如何调整环路参数以优化系统性能，并掌握实际应用锁相环的技术。