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锁相环电路设计与仿真

发布时间:2019-05-14 10:41
【摘要】:随着计算机和微处理机技术的高速发展和应用的与日剧增,具备低成本和可合成任意频率特点的锁相式频率合成器已广泛应用于各类电子设备中。其中,使用数字电路做为鉴相部分,滤波和压控振荡部分仍然是模拟电路的混合信号锁相环开始出现。电荷泵锁相环是这种混合信号锁相环的代表,它具有理论上的零静态误差,高速,高稳定性等优点而应用最为广泛。通过对电荷泵锁相环进行建模与仿真研究将有助于企业缩短产品设计与开发的周期,降低成本,提高产品质量,从而赢得市场的竞争。本文在分析线性锁相环基础理论的基础上,把线性锁相环的电路分析方法引入到电荷锁相环频率合成器的分析方法中。在此基础上,建立基于simulink的电荷泵锁相环频率合成器的行为级模型,并验证了模型的正确性。根据这种分析方法建立了电荷泵锁相环频率合成器的数学模型,推导出它的开环传递函数。并利用反馈电路稳定性分析方法,提出了根据开环传递函数设计稳定的电荷泵锁相频率合成器的方法。在相同的前提下,比较了3阶2型电荷泵锁相频率合成器滤波器参数设计的两种方法,分别定量计算得到符合电路稳定性要求的环路滤波器参数。比较计算结果,得出这两种计算方法所得结果差异可以忽略的结论。根据电荷泵锁相频率合成器的原理,建立了一个基于multisim软件的电路模型,把参数的计算结果带入模型完成了仿真验证。最后本文探讨了基于verilog的数字锁相环设计,给出了一个完整数字锁相环设计方法和程序,并在分别在Quartus2和Modelsim软件中完成了设计和仿真,并对仿真结果做出分析和说明。
[Abstract]:With the rapid development and application of computer and microprocessor technology, phase-locked frequency synthesizer with low cost and synthesizable arbitrary frequency has been widely used in all kinds of electronic equipment. Among them, the digital circuit is used as the phase discrimination part, and the filtering and voltage-controlled oscillations are still the mixed signal phase-locked loop of the analog circuit. Charge pump phase-locked loop is the representative of this kind of mixed signal phase-locked loop, which has the advantages of zero static error, high speed and high stability in theory, and is the most widely used. Through the modeling and simulation of charge pump phase-locked loop, it will help enterprises to shorten the cycle of product design and development, reduce the cost, improve the quality of products, and thus win the competition in the market. In this paper, based on the analysis of the basic theory of linear phase-locked loop, the circuit analysis method of linear phase-locked loop is introduced into the analysis method of charge phase-locked loop frequency synthesizer. On this basis, the behavior level model of charge pump phase-locked loop frequency synthesizer based on simulink is established, and the correctness of the model is verified. According to this analysis method, the mathematical model of charge pump phase-locked loop frequency synthesizer is established, and its open-loop transfer function is derived. Based on the stability analysis method of feedback circuit, a stable charge pump phase-locked frequency synthesizer is designed according to the open-loop transfer function. On the same premise, two methods of filter parameter design for phase-locked frequency synthesizer of third-order charge pump are compared, and the loop filter parameters which meet the requirements of circuit stability are calculated quantitatively. By comparing the calculated results, it is concluded that the difference between the two methods can be ignored. According to the principle of charge pump phase-locked frequency synthesizer, a circuit model based on multisim software is established, and the calculation results of parameters are brought into the model to complete the simulation verification. Finally, this paper discusses the design of digital phase-locked loop based on verilog, gives a complete design method and program of digital phase-locked loop, and completes the design and simulation in Quartus2 and Modelsim software respectively, and analyzes and explains the simulation results.
【学位授予单位】:广西民族大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN74

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