1、拳陵學院學報Journal of Lingling UniversityVol.25 No.6Nov.2(XM第25卷第6期2004年11月利用MC145152-2設計吞脈沖鎖相頻率合成器何紅松(湖南科技學院 電子工程與物理系.湖南 永卅425006)摘 要：本文首先介紹專用采成飯和頻率合成25芯片MC145152-2的結構輕點和應用仗理然后介紹呑林沖程序分頻25 慮理，最后詳細討論用MC1451522和MC12017構成呑林沖旅和頻率合成25電路的設計方法.關鍵詞：PLL頻率合成簽；雙摸前遲分頻器；呑脈沖租序分頻君；電路設計中圖分類號：041文獻標識碼：A文章編號：1671 -9697(20

2、04：06-0071 -04引言吞脈沖鎖相頻來合成是頻率合成技術中的佼佼者，他結合了吞脈沖程序分頻器和CMOS集成電路的優點.具有工作頻 來島，頻率間隔小，功耗小等符點.因此被廣泛應用于無線通信尊領域 MC145152-2 Id MOTOROLA公司開發的鎖相頻率 合成器大規模集成電路，采用CMOS工藝降低功耗的同時卻限制了自身的工作頻牢，5V電源時，域高頻率僅為20MHz, 這限制了其在無線通信領域的立接應用本文創新設計理念，將具竹更高工作頻率的雙模前汽分頻器引入設計，共同構成“呑 脈沖式鎖相頻牢合成2T,在不改變分辨率的悄況F.將輸岀頻率提高很多1. MC145152-2荒結構特點和引腳功

3、能MC145152-2是可以通過N計數器和A計數器的16位并行輸入【以及R計數器的3位并行口進疔編程的專用PLL頻 收稿日期：2004-10-11 作者簡介：何紅松，男，28歲助教.左要從加高頻電路、信號與系統的教學與研究. 合成器芯片.內部結構方框圖如圖1片內主孌集成了包拈個12bii可編腔三R鄉考分頻器，一個lObit可編輕士 N主計啟器，一個6bit可編也十A軸助計 數器，個模式控制器一個12怡參考分頻碼譯碼器，一個數字鑒相器和-個鎖定檢測器。片內不包括壓控振蕩器、環路濾 波器等電路肢元.這樣，用戶可以根據實際系統要求白行設計壓控振蕩器和環路濾波器，再與該集成電路共同構成満足炎求 的頻率

4、合成器.從而地加了設計的靈活性。e-BH + AC0UNTER 4-4-*1011 NCHHJWTERA； A3 A2 MNO M2 N4 M W M圖1 MC145I52-2方框圖MC145152-2的封裝有雙列在插封裝(DIP)和姑片封裝(SOG)兩種，引腳均為28腳，這28只引腳人致町以分為三 類：輸入引腳22只，輸岀引腳4只和電源引腳2只。這些引腳的詳細功能如下。OSCin和OSCo叫引腳分別為Pin27.Pin26f 這兩只引腳可以外接仍振也可作為外部參考信號輸入引卿本文設計采用外接品振。Fin(Pinl)i| tt器信號輸入引腳，作為上升沿觸發的N和A計數器的輸入瑞.信號町以從VC

5、O昭 也可以通過前蠱分頻 器產生，本文引入雙模前從分頻器進行i殳計，可以大人提高工作速度。71RA0,RA】,RA2(Pig5,6)參考分頻比地址碼輸入引腳，3位輸入對應8 (2，)種可能的分頻値。當三位地址碼均為高電平I 時.分頻值為2048,本文i殳計即采用該分頻模式。N0-N9(Pins 11-20)1 Obit-N計數器編程輸入引腳.分頻比范國：3 1023(2卩1)。A0A5(Pins23,21,22,24,25,10)6bi A計數器編程輸入引腳，分頻比范【恥063(2口)。pR,(pV(Pins7.8：鑒相器雙端輸出引腳，用于輸岀環路謀差倍號。該誤差信號控制、CO的頻率發生相應的

6、變化。MC(Pin9)至雙模前置分頻器模式控制信號輸岀引腳，控制信號通過片內控制邏粕11路產生.根撫模式控制電平的髙低, 控制雙模前逖分頻器的分頻比為P或P*】。LD(Pin28)鎖定檢測信兮輸出引腳，當環路鎖定時鎖定檢測器從該引腳輸出-個血電平。VDD.VSS(Pin3.2)分別為正負電源引腳，正電源范圍可從+3-+9V.負電源腳通常接地。2. 吞脈沖程序分頻器原理2.1MC12017 筍介MC12017 M MOTOROLA公司開發的雙模防進分頻器專用中視模築成電路，辛為內部不含前芒分頻器的集成鎖相頻率 合成器度身定造。具有64和65曲種分頻模值.址高工作頻率可達到225MHz。2.2呑脈

7、沖程序分頻21的構成和工作原理將MCI2017與MCI45152-2片內的兩個可編程分頻器及片內模式控制器連接即構戌吞脈沖程序分頻器，結構槪圖如圖MC145152-2圖2VCO來的倍號卬不直接送入MC】451522內部分頻器，而是先輸入雙模前進分頻器MC12017進行前熾分頻百再送入 片內兩分頻器分頻，毎到頻率為fo的信號送到鑒相器與參考分頻器來的參考仃號信進行相位比較。雙模前就分頻器的分頻 模值由片內控制邏輯控制。工作原理如F： 個計數周期開始時，設校式控制電平足低電平0,雙模怕腔分頻器以65的分頻模值與片內主(N八 輔(A)兩計數器同時計數，立到A計數器記滿A個脈沖，模式控制電平變成高電平

8、1 使A計數器停上計數，同時使女模 前置分頻器分頻比變為64, N計數器繼續計數f到記完剩B的NA個脈沖，模式控制電平恢復到低電平雙模前置分頻 器分頻比也恢復到65,各計數器進入下一個計數周期。因此，在一個計數周期內總共記錄的脈沖數為：M=65A-f64(N-A)=64N+A則呑脈沖程序分頻器分頻比為： fQ7fl)=l/(64N+A)該式說明，環路總分頻值為(64N+A)。以上電路農明:利用雙模前進分頻器和集成鎖郴頻率合成器內部兩個町編程分頻器構成的呑脈沖程序分頻器，具冇更人 的環路總分頻比，WJt.利用它構成頻率合成器時，可以在不降低頻率間隔的條件把輸岀頻率提髙很多！3. 應用設計山于MC

9、145152-2片內不含壓控振蕩器(VCO)和環路濾波器(LF),故實際應川時需設計與之相嘰配的VCO和LF,雙模 前置分頻器采用MC12017,他們將共同構成一個完整的呑脈沖鎖郴頻率合成器電路。以卜以設計其高頻段(VHF)廣播用頻率 合成器為例，詳細探討相關參數的設計及電路設計。電路主耍參數要求：輸出頻率范樂15375MHz,頻道間隔:5KHz3.1 LF設計號慮濾波特性，花RC積分濾波器、RC比例積分濾波有源港波器等諸多濾波器中沖選仆源濾波器。電路結構如 圖3:vco圖3注波為環路設計關系式為：.=RSJ=(K KvcoYMCRj其中：M:環路總分頻比，由卩As N值共同確定K :鑒相器增

10、益系數，K =VDI/2n:環路阻尼系數，本設計取1.：環路自然角頻率，典型設計值為2Kfr/10KVCO:壓控振蕩器増益系數，KVCO=2jiAfvco/AVvco集成運放采用MC33171,該運放采用CMOS工藝制造.功耗小，線性范崗大，頻率響應好，從而使該濾波器具有較好的濾 波蒔性。3.2 VCO設計根據前述性能參數要求，與之相匹配的VCO冬數設計如下；VCO頻率范圍：fmin=2*l 50-175=125MHzfmax=2J:K =VDD/(2*n)=6/(2-nX本設計取V 電源)Kvco=l 17.75MHz.故：R1C=K KvcoZ( n2M) , R2C=2“ Rl/R20.

11、5,取R2= 1KD,讓算得ClpF, R1=5OOQ.至此.所有外圍電路參數設計完畢.輾體電路設計如田4。| 10.24 MHz1 If 1 r一 NOTE 1OSC*RA1 RAOLD3他丄MC14S1S2-2 v妝FVss怙NMJA5 AOJI1 1 1I II II I I1 11 yNO CONNECTSCHMiMEL PROGRAMMINGMC12O17 M5 PRESCALERffl4呑脈沖鎖相頻単合成器參考文獻：(l)MOTOROLA SEMICONDUCTOR TECHNICAL DAIA SHEET, 1999.2陳飪.一種采用交錯耦合VCO和高連前置分頻器的頻率合成器卩微

12、電子學.2001.3】袁正宇.鎖相與頻電合成技術M武漢：武漢測繪大學岀版社.張;8百領相與獨卡合成技術M北京：電于丄業岀版社,1990.1221425張申文.高頻電子線路M北京：高等教育岀版社,1993.Designing a Pulse-swallow PLL Freq. Synthesizer by using MC145152-2HE Hong-song(Electronic engineering and physics department Hunan University of Science and Engineerin&Ybngxhou425006) Abstract: 1 f

13、irstly introduced the property and the application principle of MC145152-2 which is a professional PLL Freq, synthesizer chip. Then I introduced the principle of Pulse-swallow Programmable divider. In the end, I deduced the method to to design a kind of Pulse-swallow PLL Freq. Synthesizer with MCI45152-2 and MC12017Key words: PLL synthesizer Dual-Modulus Prescaler Pulse-Swallow Programmable divider Circuit design75利用M C145152設計吞脈沖鎖相頻率合成器戸方藪掘作者：何紅松，HE Hong-song作者單位：湖南科技學院電子工程與物理系湖南，永州,425006刊名：零陵學院學報英文刊名：JOURNAL OF LINGLING UNIVERSITY年，卷(期): 被引用次數：2004 25(6)0次:考文獻(5條)1. MOT