数电实验锁相环倍频器.doc

实验11锁相环倍频器121180166琛一、实验目的1学****数字锁相环集成电路,锁相环倍频器的基础知识。2根据数字锁相环74HC/HCT4046的数据手册,分析、设计数字锁相环倍频器,学****根据集成电路数据手册分析、设计电路的的一般方法。二、实验器材双踪示波器、方波信号发生器、数字万用表、CD4046、74LS47。三、实验预****研究、思考题1锁相环锁定与失锁的标志是什么?如何用示波器来判断?答:锁定的标志是输出信号和输入信号频率相同,仅有相位的不同。用示波器判断,可以调节输入电压,若输出信号与输入信号相位差不变化,频率一致,即两信号相对稳定,则完成锁相。2锁相环的锁定围主要由哪些因素决定?答:由CD4046技术手册可知,期锁定围由R1、R2、C1三个主要参数决定。具体值要看这三个参数的关系图。其中,C1、R1决定中心频率,R2、C1决定最低频率,R1、R2决定最高频率和最低频率比值。3CD4046有两个相位比较器,有何区别?74HC4046有3个相位比较器,有何区别?答:对于CD4046,两个相位比较器分别为异或相位比较器(NOR)即PC1,其相位锁定围为0——180°;相位——频率比较器(PFD),即PC2,其相位锁定围为-360°——360°。其中PC1比较容易锁定,但是要求输入信号50%占空比,或者是波形较好小信号。若条件达到尽可能用PC1,否则使用PC2已达到稳定的锁相。一般多用PC2,比较容易满足条件。对于74HC4046,除去CD4046已有的两个触发器外,还有第三个触发器JK触发相位比较器(JK),即PC3,其相位锁定围是0——360°。选择方式与CD4046类似。4试推导有一个零点的二阶系统的单位阶跃响应的时域表达式和超调量的表达式。答:对于有一个零点的二阶系统,其H(s)=,其中a=2ζω,b=ω2,这是一个冲激响应。其对应阶跃响应为G(s)=*。对其进行拉普拉斯逆变换可知,由于表达式过于复杂,故使用matlab进行拉普拉斯逆变换可得,g(t)=1-(cosh(t*(a^2/4-b)^(1/2))-(a*sinh(t*(a^2/4-b)^(1/2)))/(2*(a^2/4-b)^(1/2)))/exp((a*t)/2)其超调量表达式为σ=。同样,使用matlab,,Tp=log((2*b)/(2*b+a*(a^2-4*b)^(1/2)-a^2))/(a^2/4-b)^(1/2)(另一解为负数不符合实际舍去)再代入即可求解σ==-1。但由于matlab功能有限,带入无法求出精确数值解。其中,我们根据拉普拉斯变换性质,可知。5电容C2应如何选取?C2的不同取值,对实际电路的动态特性有何影响?答:C2是低通滤波电路中的接地电阻。应该先由对系统的动态特性,即快速性和准确性,确定时间常数τ1、τ2,再求R3、R4、C2的参数。对于此低通滤波器,Kf(s)==,其中τ1=R3C2,τ2=R4C2。系统固有频率ωn=,,前者为系统固有频率,后者为阻尼系数。快速性与准确性不可兼得,再由τ1+τ2=,τ2=根据对于系统的需求选取参数,确定C2。同时,为了使得系统有适当的阻抗,可以让C2≈80μF。若其他条件一定,C2上升,则ωn下降,快速性增大,准确度下降。若C2下降,则ωn上升,则此时过渡时间增大,快速性下降,准确性升高。四、实验容与数据分析1压控振