摘 要

本文介绍了锁相环原理和方法，并比较各种锁相技术的不同点与优缺点,同时介绍了锁相环在现实生活中的意义与应用。本文还介绍了频率合成技术的原理和方法，并比较了各种频率合成技术的不同点与优缺点，同时介绍了数字频率合成技术在现实生活中的意义与应用。

论文主要研究锁相环在频率合成电路中的应用，其中重点介绍了锁相环的应用，并对锁相环电路的设计部分进行了解释说明。在详细说明之后，论文对锁相环电路在实际应用中的可行性进行了分析，同时针对具体的锁相环电路做了简单的系统分析。

频率合成器应用广泛,对于现代电子系统,它是非常重要的组成部分,它在一定程度上甚至可以决定整个电子系统的系统性能。锁相与频率合成技术的结合使得频率合成器的性能得到了大大的提高，对于电子行业的意义非常重大，也将一直影响未来的信息领域。

本文的特色在于：本文详细介绍了各种频率合成技术以及锁相技术的原理和方法，同时比较了各种频率合成技术之间的优缺点，及各种锁相技术的优缺点。同时本文对锁相环在数字频率合成电路中的应用做了详细的理论分析。

关键词：锁相环；频率合成器；

Abstract

This paper introduces the principle and method of phase-locked loop, and compare the differences and the advantages and disadvantages of various phase-locked technology, introduced the phase-locked loop in both meaning and application in real life. This article also introduces the principle of frequency synthesis techniques and methods, and compare the differences and the advantages and disadvantages of a variety of frequency synthesis technology and introduces digital frequency synthesis technology in real-life meaning and application.

This paper application of phase-locked loop frequency synthesizer, which focuses on the application of phase-locked loops, and part of phase-locked loop circuit design was explained. After the details, papers in the practical application of phase-lock loop circuit analyzed the feasibility and specific phase-locked loop circuit makes simple system analysis.

Frequency synthesizer is widely used for modern electronic systems, it is a very important part of it to a certain extent even to the entire electronic system system performance. Combination of phase-locked frequency synthesis technique of frequency synthesizer performance have been greatly improved, deeply significant for the electronics industry, will also affect the future of the field of information.

This feature is: this paper describes a variety of frequency synthesis techniques and the principles and methods of phase-locked technology, compared the advantages and disadvantages between a variety of frequency synthesis technology, and a variety of advantages and disadvantages of phase-lock technique. Also in the digital phase-locked loop frequency synthesizer introduced detailed theoretical analysis in the application.

Keywords：phase-locked loop；frequency synthesizer；

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2 锁相环以及频率合成技术的发展现状 2

1.3 本文的结构 3

第2章 锁相环电路的工作原理与电路组成 4

2.1 锁相环电路的三大组成部分 4

2.1.1 鉴相器 5

2.1.2 环路滤波器 5

2.1.3 压控振荡器 8

2.2 锁相环电路及频率合成器的构成 8

2.2.1输出为输入N倍频的方法 8

2.2.2输出为输入N/M倍频的方法 9

2.2.3输出为输入N*M倍频的方法 9

2.2.4脉冲吞没（Pulse Swallow）方式 10

2.3 锁相环路的相位模型 11

2.4 本章小结 12

第3章 锁相环（PLL）特性改善方法 13

3.1 优质电源 13

3.2 VCO控制电压性能的改善 13

3.3 VCO与鉴相器之间的干扰以及改善方法 14

3.4 鉴相器的死区问题 14

3.5 本章小结 15

第4章 基于锁相环的频率合成电路设计方案 16

4.1 具体电路设计 16

4.2 10KHz频率产生电路 16

4.3 锁相环电路 18

4.3.1 鉴相器和压控振荡器VCO 18

4.3.2 分频器 18

4.3.3 环路滤波器的设计 19

4.3.4 锁相环电路的仿真 21

4.4 1/10分频电路以及信号输出部分 22

4.4.1 1/10分频电路 22

4.4.2 信号输出部分 23

4.5 基于锁相环的多信号发生器的具体仿真电路设计 24

4.6 本章小结 26

第5章 总结与展望 27

参考文献 28

致谢 29

绪论

1.1研究背景及意义

信号发生器顾名思义可以产生信号，故因此被称为信号源或振荡器，我们可以发现它被普遍运用在各个领域之中。在实际中，基本上所有波形都可以用各种函数方程式来表示^[1]。而一些常用波形（如矩形波等）均可由函数信号发生器产生^[2]。其对于进行电路实验、完成设备检测有着非常重要的地位和意义。本毕业设计的目的是研究并设计一个基于锁相环的多信号发生器，其中需要利用的主要知识除了锁相技术，还有频率合成技术。频率合成技术能够在最后产生一系列离散频等率，它利用了一个或者几个高度稳定的参考源，需要进行加、减、乘、除等基本运算。而基于此原理制成的频率源被称为频率合成器^[3]。上世纪30年代，频率合成技术在开始被科学家们提出，至今已有八十余年的历史。

频率合成器应用广泛，对于现代电子系统，它是非常重要的组成部分，它在一定程度上甚至可以决定整个电子系统的系统性能。随着频率合成器得到不断的发展，它不仅仅局限于雷达、电子对抗等军事领域，随着时间的推移更是逐步广泛运用在广播电视、遥控遥测、仪器仪表等民用领域^[4]。如今，电子技术各领域内占有举足轻重的作用，现代雷达和精确制导等得到国家重视并不断发展，这些尖端技术对频率合成器的各项性能指标有了越来越高的要求，正是这些需求推动了频率合成技术的进步。初期的频率合成技术只是采用一组晶体组成的晶体振荡器，而随着微电子技术不断发展，科学家们也不断完善了频率合成的技术理论，并提出了性能越来越优秀的频率合成方法。现代的频率合成技术主要经历了三个阶段：直接模拟频率合成（ Direct Analog Frequency Synthesis ）、锁相式频率合成（Phase Locked Frequency Synthesis）和直接数字频率合成（Digital Direct Frequency Synthesis）。其各自的特点比较如下表1.1所示。