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锁相环（PLL）频率合成器

2009年9月22日 郝铭 发表评论 阅读评论

锁相环（PLL）频率合成调谐器

调谐器俗称高频头，是对接收来的高频电视信号进行放大（选频放大）并通过内部的变频器把所接收到的各频道电视信号，变为一固定频率的图像中频（38MHz）和伴音中频以利于后续电路（声表面滤波器、中放等）对信号进行处理。

调谐器（高频头）原理：

高频放大：把接收来的高频电视信号进行选频放大。

本机振荡器：产生始终高于高频电视信号图像载频38MHz的等幅载波，送往混频器。

混频器：把高频放大器送来的电视信号和本机振荡器送来的本振等幅波，进行混频产生38MHz的差拍信号（即所接收的中频电视信号）输出送往预中放及声表面滤波器。

结论：简单的说：只要改变本机振荡器的频率即可达到选台的目的）

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一、电压合成调谐器：早期彩色电视接收机大部分均采用电压合成高频调谐器，其调谐器的选台及波段切换均由CPU输出的控制电压来实现（L、H、U波段切换电压及调谐选台电压），其中调谐选台电压用来控制选频回路和本振回路的谐振频率，调谐选台电压的任何变化都将导致本机振荡器频率偏移，选台不准确、频偏、频漂。为了保证本机振荡器频率频率稳定，必须加上AFT系统。由于AFT系统中中放限幅调谐回路和 移相网络一般由LC谐振回路构成，这个谐振回路是不稳定的，这就造成了高频调谐器本机振荡器频率不稳，也极易造成频偏、频漂。

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二、频率合成调谐器

1、频率合成的基本含义：是指用若干个单一频率的正弦波合成多个新的频率分量的方法（频率合成调谐器的本振频率是由晶振分频合成的）。

频率合成的方法有很多种。下图为混频式频率合成器方框图

clip_image006

以上图中除了三个基频外还有其“和频”及“差频”输出（还有各个频率的高次谐波输出）。

输出信号的频率稳定性由基准信号频率稳定性决定，而且输出信号频率误差等于各基准信号误差之和，因此要想减少误差除了要提高基准信号稳定度之外还应减少基准信号的个数。

2、锁相环频率合成器：

其方框图类似于彩色电视接收机中的副载波恢复电路，只是在输入回路插入了一个基准信号分频器（代替色同步信号输入）而在反馈支路插入一个可编程分频器（代替900移相）。当环路锁定时存在如下关系：

∵ fk=f0 / K 式中：fvco为压控振荡器输出信号频率。

fn=fvco / N f0 为晶振基准频率。

fk=fn K为分频系数。

∴ fvco=N•fo / K N为可变分频器的分频系数（分频比）clip_image008

彩色电视机幅载波恢复电路

clip_image010

锁相环频率合成器电路

(*** 频率合成调谐器和电压合成调谐器的主要区别在于本机振荡电路，一个采用锁相环频率合成器控制本机振荡器的振荡频率，一个采用用调谐电压直接控制本机振荡器的振荡频率。***)

3. 可变系数分频器

分频系数N是一个整数，而且可变（受CPU控制），当我们改变分频系数N时便可以得到一系列N×fk的频率分量。 在锁相环频率合成器中。参与鉴相的两个频率fk fn越低锁相效果越好。由于低频振荡晶体制造困难，所以均采用高频振荡晶体作为基准振荡，再用分频器分频的方法来获取低频信号。用高频振荡晶体，其基频率稳定性比较好分频后更准确（如果基准振荡器产生△F的频偏，那么经过基准分频（K）后，不但频率降低K倍，同时频率漂移也减少了K倍有利于提高频率稳定性），该fk越小调谐精度越高，但是fk太小会使选台时间延长，给使用带来不便。

在一般的频率合成调谐器中基准振荡器晶体频率选为4MHz （f0）分频器的分频系数（K）一般选512 或640 或1024、能获取 7.8125kHz、6.25kHz、3.90625kHz 的fk频率送往鉴相器。

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我们以接收中国第三频道为例：调谐器三频道图像载频为65.75MHz，本机振荡器应产生 fvco应为65.75MHz+38MHz=103.75MHz 。

设：此时基准振荡频率f0为4MHz 基准分频器分频系数K为1024 ,

fk=4MHz / 1024 = 3.90625KHz

加到鉴相器上的两个信号应 fk=fn 那么可变系数分频器的分频系数应为：

N=fvco / fn

∵ fk = fn

∴N=fvco / fk

N=103.75MHz / 3.90625KHz=26560

此时CPU送来的数据控制可变系数分频器的分频系数N应为26560才能使

fvco锁定在103.75 MHz上，从而保证三频道的准确接收。

在电视接收机的高频调谐器中只要能保证CPU输出数据能控制可变系数分频器的分频比N在选台时不断相应变化, 就能保证fvco 始终比接收的图像载频高38MHz，从而保证各个频道的接收。

锁相环频率合成器，虽然能合成许多频率，但这些频率只能是基准频率fk的整倍数, 而在电视接收机中，本机振荡器频率不一定都是fk 的整倍数。例如：

在接收某一频道时，图像载频为149.2MHz，

（目前我国电视频率划分各频道的图像载频加38MHz后形成的本机振荡各频率均是3.90625KHz或7.8125KHz的整倍数）

如果：本机振荡器应生:fvco=149.2MHz+38MHz=187.2MHz

而 此时的可变系数分频器的分频系数应为：

N=187.2MHz / 3.90625KHz=47923.2

以上说明在接收某一频道时可变系数分频器的分频系数是带小数的，这样可变系数分频器要完成带小数的分频困难是比较大的。

3、可编程分频器

要使频率合成电路的压控振荡器（VCO）产生各种所需频率的信号，首先要解决小数分频的问题。

为了实现小数分频，通常在可变系数分频器中设置脉冲删除电路或吞脉冲电路，在对反馈信号进行可变系数分频器前，先根据小数的要求有规则的删除或吞掉一些脉冲，然后再送去进行整数分频，这样总的看起来就等于实现了小数分频。

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