數(shù)字式相位差測量儀

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1、班級：電子106班姓名：顧春輝學(xué)號：課題：數(shù)字式相位差測量儀一、設(shè)計(jì)目的與任務(wù)《電子信息工程專業(yè)方向》課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的實(shí)踐性教育環(huán)節(jié)，是學(xué)生在完成本專業(yè)所有課程學(xué)習(xí)后必須接受的一項(xiàng)結(jié)合本專業(yè)方向的、系統(tǒng)的、綜合的工程訓(xùn)練。在教師指導(dǎo)下，運(yùn)用工程的方法，通過一個較復(fù)雜課題的設(shè)計(jì)練習(xí)，可使學(xué)生通過綜合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，熟悉設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)要求、完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計(jì)方法，掌握必須提交的各項(xiàng)工程文件。其基本目的是：培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用電路設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固，加深和擴(kuò)展有關(guān)電子類方面的知識。通過課程設(shè)

2、計(jì)，應(yīng)能加強(qiáng)學(xué)生如下能力的培養(yǎng)：1、獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力；2、綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力；3、查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；4、工程繪圖的能力；5、編寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力二、設(shè)計(jì)要求1、被測信號為正弦波(或者是方波)，頻率為40~60Hz，幅度大于等于0.5V；相位測量精度為1度；用數(shù)碼管顯示測量結(jié)果。2、主要單元電路和元器件參數(shù)計(jì)算、選擇；3、畫出總體電路圖；4、提交格式上符合要求、內(nèi)容完整的設(shè)計(jì)報告三、工作原理12班級：電子106班姓名：顧春輝學(xué)號：課題：數(shù)字式相位差測量儀相位差測量儀的原理框圖，分辨率為1度?；鶞?zhǔn)信

3、號（相位基準(zhǔn)）f經(jīng)放大整形后加到鎖相環(huán)的輸入端，在鎖相環(huán)的反饋環(huán)路中設(shè)置一個N=360的分頻器，使鎖相環(huán)的輸出信號頻率為360f，但相位與f相同，這個輸出信號被用作計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時鐘。被測信號fs經(jīng)放大整形再2分屏后得到fs/2與f/2送入由異或門組成的相位比較電路，其輸出脈沖A的脈寬tp反映了兩列信號的相位差；利用這個信號作為計(jì)數(shù)器的閘門控制信號，使計(jì)數(shù)器僅在f與fs的相位差tp內(nèi)計(jì)數(shù)，這樣計(jì)數(shù)器記得的數(shù)即為f與fs之間的相位差。由于計(jì)數(shù)時鐘頻率為360f，因此，一個計(jì)數(shù)脈沖對應(yīng)1度。計(jì)數(shù)的值經(jīng)鎖存譯碼后通過LED數(shù)碼管顯示。D觸發(fā)器用于判斷f與fs的相位關(guān)系，當(dāng)Q

4、為1時，f超前于fs，相位取正值，符號位數(shù)碼管顯示全黑；當(dāng)Q為0時，f滯后于fs，相位取負(fù)值。四、電路框圖12班級：電子106班姓名：顧春輝學(xué)號：課題：數(shù)字式相位差測量儀五，電路原理圖12班級：電子106班姓名：顧春輝學(xué)號：課題：數(shù)字式相位差測量儀六，各部分原理組件（1）放大電路本實(shí)驗(yàn)采用了LM324器件，如圖:下圖是我們常用LM324來做函數(shù)發(fā)生器的幾本電路，從中我們可以獲得我們所需要的波形方波。12班級：電子106班姓名：顧春輝學(xué)號：課題：數(shù)字式相位差測量儀（2）鎖相倍頻電路鎖相電路如下圖：鎖相環(huán)CD4046為數(shù)字鎖相環(huán)(PLL)芯片，內(nèi)有兩個PD、VCO、緩沖

5、放大器、輸入信號放大與整形電路、內(nèi)部穩(wěn)壓器等。它具有電源電壓范圍寬、功耗低、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)?12班級：電子106班姓名：顧春輝學(xué)號：課題：數(shù)字式相位差測量儀?CD4046內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，其工作頻率達(dá)1MHz，內(nèi)部VCO產(chǎn)生50%占空比的方波，輸出電平可與TTL電平或CMOS電平兼容。同時，它還具有相位鎖定狀態(tài)指示功能。信號輸入端：允許輸入0.1V左右的小信號或方波，經(jīng)A1放大和整形，提供滿足PD要求的方波。12班級：電子106班姓名：顧春輝學(xué)號：課題：數(shù)字式相位差測量儀PDI由異或門構(gòu)成，具有三角形鑒相特性。它要求兩個輸入信號均為50%占空比的方波。當(dāng)無輸入信號時，其

6、輸出電壓為VDD/2，用以確定VCO的自由振蕩頻率PDI由異或門構(gòu)成，具有三角形鑒相特性。它要求兩個輸入信號均為50%占空比的方波。當(dāng)無輸入信號時，其輸出電壓為VDD/2，用以確定VCO的自由振蕩頻率。通常輸入信噪比以及固有頻差較小時采用PDI，輸入信噪比較高或固有頻差較大時，采用PDⅡ。R1、R2、C確定VCO頻率范圍。R1控制最高頻率，R2控制最低頻率。R2=∞時，最低頻率為零。無輸入信號時，PDⅡ?qū)CO調(diào)整到最低頻率。??鎖相環(huán)CD4046的一個重要功能是：內(nèi)部壓迫、控振蕩器的輸出信號從第4腳輸出后引至第3腳輸入，與從第14腳輸入的外部基準(zhǔn)頻率信號和相位的比

7、較。當(dāng)兩者頻率相同時同，壓控振蕩器的頻率能自動調(diào)整，直到與基準(zhǔn)頻率相同。CD4046引腳功能描述:?符號引腳號名?稱?功?能PH1114相位比較器輸入端（基準(zhǔn)信號輸入），相位比較器輸入信號，輸入允許將0.1V左右的小信號或方波信號在內(nèi)部放大并再經(jīng)過整形電路后，輸出至相位比較器。12班級：電子106班姓名：顧春輝學(xué)號：課題：數(shù)字式相位差測量儀PH123相位比較器輸入端（比較信號輸入）通常PD來自VCO的參考信號。PH012PDⅠ輸出端相位比較器1輸出的相位差信號，它采用異或門結(jié)構(gòu)，即鑒相特性為。PH0213PDⅡ輸出端相位比較器Ⅱ的輸出端，它采用，上升沿控制邏輯。