通信电子电路锁相鉴频器课设（Multisim && Proteus）

通信电子电路锁相环课设过程梳理

Multisim仿真实现

multisim里面没有找到CD4046集成芯片，只找到了一个替代的PLL_VIRTUAL元件，该元件集成度很高，只需要简单的设置VCO锁定频率以及低通滤波器的截止频率，外部不需要添加多余的元器件，可以说是十分方便了。

电路图

双击PLL_VIRTUAL，设置参数如下：
（是根据调频波来设置的，电路中，前面的一部分是调频电路，后边利用PLL_VIRTUAL
进行解调，调频波：载波25kHZ，信号1KHz）

解调效果

双击示波器：

为了方便看出解调波形的频率，特意加了一个频率计，双击频率计

Proteus

元器件的查找

• 1. 停止运行才可以，改删线路

• 2. 双击示波器不出现波形
  解决办法：
  

• 3. 寻找CD4046仿真芯片
  点击P，输入4046查询

• 4. 寻找电容器
  点击P，输入Capacitors，找到合适电容器，修改参数

• 5. 找电阻
  点击P，输入res，然后选择电阻，修改参数；

• 6. 找地
  点击左边工具栏的终端模式，然后选择ground；

• 7. 找信号源
  左边工具栏，选中Generator模式，选择需要的信号源，这里选择单频率调波信号发生器

注意事项

• 压控振荡器的震荡频率要和输入的载波频率一致，并且高于信号的频率
• 需要适当调整低通滤波器的参数，满足信号频率通过，过滤载波
• 音频信号的带宽范围是：200Hz到3500Hz
• 当VCO控制电压为0时，其输出频率最低；当输入控制电压等于电源电压VDD时，输出频率则线性地增大到最高输出频率
• CD4046采用的是RC型压控振荡器,必须外接电容C1和电阻R1作为充放电元件,当锁相环对跟踪的输入信号的频率宽度有要求时还需要外接电阻R2。
• 信号占空比的计算：
  正脉冲的时间 除以 整个脉冲的周期
  小tips，双击4046，点击右方data，可以出现该芯片的pdf参考文件

CD4046工作原理

1. 输入信号 Ui从14脚输入后,经放大器A1进行放大、整形后加到相位比较器Ⅰ、Ⅱ的输入端,图3开关K拨至2脚,则比较器Ⅰ将从3脚输入的比较信号Uo与输入信号Ui作相位比较,从相位比较器输出的误差电压UΨ则反映出两者的相位差。
2. UΨ经R3、R4及C2滤波后得到一控制电压Ud加至压控振荡器VCO的输入端9脚,调整VCO的振荡频率f2,使f2迅速逼近信号频率f1。
3. VCO的输出又经除法器再进入相位比较器Ⅰ,继续与Ui进行相位比较,最后使得f2=f1,两者的相位差为一定值,实现了相位锁定。
4. 若开关K拨至13脚,则相位比较器Ⅱ工作,过程与上述相同,不再赘述。

电子元器件的解释：

CD4046BC微功率锁相环（PLL）低功率，线性，压控振荡器的主体
（VCO），源极跟随器，齐纳二极管和两相比较。
两相比较器有一个共同点，信号输入和通用比较器输入。信号输入可以直接耦合用于大电压信号，或电容耦合到信号处的自偏置放大器最小输入用于小电压信号。
相位比较器I，一个异或门，提供数字误差信号（相位补偿I Out）并保持90°VCO中心频率的相移。
信号之间输入和比较器输入（均为50％占空比），它可能锁定在接近har-的信号输入频率上VCO中心频率的字母。
相位比较器II是边缘控制的数字存储器网络。它提供数字误差信号（相位补偿.IIOut）和锁定信号（相位脉冲）表示锁定条件并保持信号之间的0°相移输入和比较器输入。

VCO

线性压控振荡器（VCO）产生一个输出信号（VCO Out），其频率由下式确定VCO IN输入端的电压，电容和电阻 - 电感器连接到引脚C1 A，C1 B，R1和R2。**VCO IN的源跟随器输出（解调器输出）与10kΩ或更高的外部电阻一起使用。

应用

•FM解调器和调制器
•频率合成和乘法
•频率歧视
•数据同步和调节
•电压 - 频率转换
•音解码
•FSK调制
•电机速度控制

设计要求：

R1, R2 ≥ 10 kΩ, R S ≥ 10 kΩ,
C1 ≥ 50 pF.

使用比较器1时：
没有信号输入的时候，VCO将调整到中心频率 f0，fmin=0；
信号输入噪声抑制高

VCO调整到fmin
2 f L = full VCO frequency range
2 f L = f max − f min
R3，C2即为低通滤波器

参数计算设计

仿真电路图

图中的参数均是由上面所述计算得到：

信号源参数设置

4046参数设置

效果图
绿色的波形为解调波形，计算得到解调波形的频率为：
T=（930us-430us）= 500us；
f = 1/500us = 2kHz。和输入信号频率一致。
（下边黄色信号，为调频波，因为频率过高所以密度很大）