如何利用FPGA设计PLL频率合成器？

3995 FPGA 频率合成

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 电子技术应用频率合成技术是现代通信的重要组成部分，它是将一个高稳定度和高准确度的基准频率经过四则运算，产生同样稳定度和准确度的任意频率。频率合成器是电子系统的心脏，是影响电子系统性能的关键因素之一。本文结合FPGA技术、锁相环技术、频率合成技术，设计出了一个整数/半整数频率合成器，能够方便地应用于锁相环教学中，有一定的实用价值。那么有谁知道具体该如何利用FPGA设计PLL频率合成器吗？ 0
2019-7-30 07:55:22　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × jerry1978 该类别下有 6 个回答。邀请回答唯安an 该类别下有 5 个回答。邀请回答 liese 该类别下有 4 个回答。邀请回答 vnwueurw 该类别下有 4 个回答。邀请回答 h1654155957.9852 该类别下有 4 个回答。邀请回答 LY90186 该类别下有 4 个回答。邀请回答 hjh22678 该类别下有 4 个回答。邀请回答 vtwterwer 该类别下有 4 个回答。邀请回答 ChristineGu 该类别下有 4 个回答。邀请回答 bei232 该类别下有 4 个回答。邀请回答 diaoshayu 该类别下有 4 个回答。邀请回答 nyvvhxcs 该类别下有 4 个回答。邀请回答周小舟1 该类别下有 4 个回答。邀请回答 04860860686 该类别下有 3 个回答。邀请回答 60user75 该类别下有 3 个回答。邀请回答 60user93 该类别下有 3 个回答。邀请回答 nvski 该类别下有 3 个回答。邀请回答 LynnQ 该类别下有 3 个回答。邀请回答 ben233 该类别下有 3 个回答。邀请回答 nvywyer 该类别下有 3 个回答。邀请回答举报张丽华相关推荐 • 什么是PLL频率合成器? 4701 • 一种基于FPGA的PLL数频率合成器设计 2530 • 如何采用DDS实现频率合成器的设计？ 1257 • 详解频率合成器高性能架构的实现 2042 • 如何对频率合成器进行快速调试？ 1119 • 锁相环频率合成器是什么原理？ 2133 • 请问怎样去设计数字化可编程频率合成器？ 1219 • 基于DDS的频率合成器设计介绍 2480 • MAX2902与外部频率合成器结合使用为频率规划和信道设置提供了最大灵活性 1385 • 请问能否用频率合成器来做PLL,VCO的开环FSK调制呢 1971 2个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 1 PLL频率合成器的基本原理频率合成器主要有直接式、锁相式、直接数字式和混合式4种。目前，锁相式和数字式容易实现系列化、小型化、模块化和工程化，性能也越来越好，已逐步成为最为典型和广泛的应用频率合成器[1]。本文主要采用集成锁相环PLLphase-Lockde Loop芯片CD4046，运用FPGA来实现PLL频率合成器。锁相频率合成器是由PLL构成的。一个典型的锁相频率合成器的原理框图如图1所示。它的工作过程可以简单描述为：鉴相器输出电流的平均直流值乘以环路滤波器的阻抗，形成VCO的输入控制电压。VCO是一种电压—频率变换装置，具有一个比例常数。环路滤波器的控制电压调整了VCO的输出相位，除以N后，等于比较频率的相位。因为相位是频率的积分，所以这个过程同样适用于频率，输出频率可表示为：公式1只有在PLL处于锁定状态下才成立，而在PLL重新调整到锁定状态的中间过程不成立。在实际应用中，R值是固定的，N值是可变的[2]，XTAL为输入信号的频率。 2 系统设计整个系统的功能主要由FPGA芯片EPF10K10 LC84-4控制相关硬件实现。本系统的原理框图如图2所示。从图2可以看出，一方面，40 MHz有源晶振通过FPGA的控制进行分频，得到1 kHz的频率信号，作为CD4046的输入基准分频，CD4046的VCO的输出信号直接输入整数分频模块和半整数分频模块；另一方面，键盘扫描输出键值，键值送往功能模块。功能模块指示“确定”，那么键值作为分频系数，送到整数分频和半整数分频模块，分别对VCO输入的信号进行分频；功能模块指示“清除”，那么分频系数清零。键值的最后一位直接控制二路选择模块：键值的最后一位是“0”，控制二路选择模块输出整数模块结果；键值的最后一位是“5”，控制二路选择模块输出半整数模块结果。分频输出的结果与锁相环的基准频率在鉴相器中进行比较，产生一个对应于这两个信号相位差的Ud电压信号，再经过环路滤波器滤除Ud中的高频分量与噪声，输出Uc，Uc再输入VCO，使得压控振荡器的振荡频率不断向输入信号的频率靠拢，最后使得环路达到锁定，VCO输出稳定频率。工作过程中，FPGA控制可预置的N/N+0.5的变化，当N/N+0.5变化时，输出信号频率响应跟着输入信号变化。同时FPGA也实现了键盘扫描与液晶显示的功能。 2.1 系统硬件设计硬件上，如图3所示。该系统部分主要由7大部分组成：外部系统时钟、4×4键盘控制威廉希尔官方网站、FPGA处理芯片、EPC2LC20型EPROM芯片、PLL芯片CD4046及其外围威廉希尔官方网站、液晶1602显示模块、示波器。本设计使用FPGA专用配置芯片EPC2，通过下载电缆ByteBlaster MV，把程序多次下载到FPGA芯片中。系统使用FPGA芯片作为控制中心，按键扫描输入控制信息，液晶屏进行显示，能够方便直观地演示PLL芯片CD4046在频率合成技术中的应用，且达到了预期的指标要求。本设计中的主要硬件的具体型号是：液晶TC1602A-01T，FPGA芯片EPF10K10LC84-4，40.000 MHz有源晶振HO-12B。 2.2 系统软件设计通过编写VHDL程序实现整数/半整数分频，并应用Quartus II和ModelSim，笔者完成了VHDL程序的设计及仿真。系统软件功能框图如图4所示。系统的具体工作过程如下：键盘扫描模块负责扫描按键，输出键值，键值输入到1602液晶模块中进行显示。同时，通过功能键模块去控制键值输入到FPGA中的分频模块中，功能模块为“确定”时，键值输入到FPGA分频模块中，分频系数N就等于输入的键值。功能模块为“清除”时，FPGA分频模块中，分频系数N就会被清零。

2019-7-30 17:21:46 评论举报曹雪琰

答案对人有帮助，有参考价值 0 3 系统测试及结果测试仪器：INSTEK GOS-620(20 MHz模拟示波器) 测试温度：室温 3.1 检测系统是否入锁键盘输入从1～999.5时，所测CD4046的1号管脚波形如图5所示，指示PLL处于入锁状态。 3.2 检测较低频的整数/半整数分频当N=3、9、13、1.5、5.5、9.5，输入为1 kHz的频率时，CD4046的输出波形分别如图6(a)、(b)、(c)、(e)、(f)、(g)所示。从图中可以很明显地读到，输出分别为3 kHz、9 kHz、13 kHz、1.5 kHz、5.5 kHz和9.5 kHz。这与理论上预见的结果是一致的。 3.3 检测较高频的整数/半整数分频当N为更高的数值时，通过比较CD4046的输入输出波形，很难直接看出来。这时输入仍采用1kHz的频率值，这时直接看输出的频率值。N=100、500、999、999.5时的波形分别如图7(a)、(b)、(c)、(d)所示。由图7(a)得：所测频率为1/(10×10-6)Hz=100 kHz 由图7(b)得：所测频率为2/(10×10-6)Hz=500 kHz 由图7(c)得：所测频率约为1/(10×10-6)Hz=1 MHz 由图7(d)得：所测频率约为1/(10×10-6)Hz=1 MHz 可见，这时实测值与理论上预见的结果也是一致的。 3.4 误差分析较低频时的波形之所以占空比不是标准的50%，是由于CD4046输出频率经过FPGA分频模块之后产生的反馈信号只是一个脉冲信号，这个脉冲信号要与出入CD4046的1kHz的标准信号进行相位比较，而标准信号的占空比是50%，这就造成了相位比较之后产生的信号波形占空比不是50%，而本系统测试时所采用的是模拟示波器，对较低频占空比非50%的显示不是很好，这很有可能是由于波形不是非常标准的主要原因。在测试完成之后，又用数字示波器来专门检测CD4046的输出频率，结果与理论计算几乎吻合。本系统结合FPGA技术、锁相环技术、频率合成技术，设计出了一个整数/半整数频率合成器，输出范围为1 kHz～999.5 kHz，步进频率可达到0.5 kHz；与以前的实验装置相比，系统在性能指标、直观性等方面都有所提高，它不仅可以用于教学实验，还可以用作频率源、频率计。

2019-7-30 17:21:48 评论举报马海娟