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题目
10M
锁
100MHz
锁
相频率源
一、设计任务与要求
1
、理解锁相环相关概念，熟悉
ADF4002
锁相环
芯片；
2
、应用
ADF4002
锁相环芯片，设计
100MHz
锁相频率源，单片机写入
ADF4002
的控制字
；
3
、应用
ADIsimPLL
软件进行环路滤波器仿真；
4
、输入信号
10MHz
，
输出
100MHz
，环路带宽在
10H
z~100Hz
之间；
5
、熟悉
ADF4002
硬件电路设计；
二、方案设计
1
．微处理器最小系统电路
方案
1
：
STM32F
103C8T6
方案
2
：
STC51
方案
3:FPGA
STM
与
FPGA
的优缺点<
/p>
一个属于
单片机
STM32
，一个属于可编程阵列
FPGA
。
STM32
由于有各种
外设操作起来简单，可以处理
模拟以及数字信号，适用于设计的控制电路
FPGA
应用也比较
广泛，只能处理数字信号，但是能同时运行多条指令，也就
是并行执行，这是单片机、<
/p>
ARM
等比不了的，主要用于处理各种逻辑。
STM32
代表
ARM
Cort
ex-M
内核的
32
位微控制器，
具有高性能，
实时性强，
低功耗，
便于低电压操作等优点，同时还易于开发。
我
们选择方案
2
，
因为
< br>STC51
是
STC
公司推出的
以
MCS-51
为内核的单片机的。
和
AT89C51
基本一致，但是可以通过串口直接烧写所以被广
泛使用。
MCS-51
是入
门级一款很
经典的
MCU
，
特点就是简单，
所以在教学时大量采用。
而
FPGA
耗财贵，
上手难度大，所以选择了方案
2
。
2
．
ADF4002
模块电路
方案一：
TIDA-01346
设计结合使用两个
LMX2594
合成器，与使用一个合成
器相比，
产生的噪声更低。通过结合相位中两个合成器的输出，理论
3dB
相位噪
声优势可能是由于输出功率高
6dB
< br>，而噪声功率仅高
3dB
。
LM
X2594
是这种应用
的理想合成器，因为它具有
SYNC
功能，该功能使其具有确定性的可重复相位以
及可编程相位，可以用来校正由于线迹失配或任何其他因素导致的任何相位误差。
<
/p>
方案二：该
ADF4002
频率合成器用
于在无线接收器和发射器的上变频和下变频
部分中实现本地振荡器。它由低噪声数字鉴频
鉴相器（
PFD
），精密电荷泵，可编
程参考分频器和可编程
N
分频器组成。
14
位参考计数器（
R
计数器）允许<
/p>
PFD
输入处
的可选
REFIN
频率。如果合成器与外部环路滤波器和压控振荡器（
VCO
）一起使用，
则可以实现完整的锁相环（
PLL
）。此外，通过将
R
和
N
编程为
1
，该器件可用作独立
的
PFD
和电荷
泵。
方案比较：由两种方案可以看出，
ADF4002
频率合成器截止频率为
400MHz
，更
适合本设计电路，能有效的利用其本身的资源。所以我们选择方案二
。
三、理论计算
（一）环路滤波器仿真计算
图
3.1
仿真滤波器参数
在
< br>14.7Hz
到
205Hz
之间
选择的滤波带宽为
55.5Hz
，
相位
裕度为
60
，
最终计算
出来的滤波器参数为
:
C1=12.2nF
，
R1=68.6K
Ω
，
C2=157nF
四、系统的硬件电路设计
图
4.1
系统硬件电路图
此电路包含了
ADF4002
频率合成器，供电电路模块，参考源产生电路，环路<
/p>
滤波器电路和输出电路。
五、系统的程序设计
#include
#define OPEN_MODE
sbit SCK_Pad
=
P0^3;
sbit SDI_Pad
= P0^4;
sbit LE2_Pad
= P0^5;
sbit
SDO2_Pad = P0^6;
sbit LE1_Pad
= P0^7;
sbit
SDO3_Pad = P1^1;
sbit LE3_Pad
= P1^2;
sbit
CEN_Pad
= P1^3;
void Oscillator_Init()
{
OSCICN = 0x82;
//
使
能内部
H-F
振荡器，
SYSCLK<
/p>
为
12.25MHzRSTSRC
=
0x04;
//
使能时钟丢失检测器，检测到时钟丢失时触发复位
CLKSEL
=
0x00;
//
系统时钟取自内部高频振荡器
，分频数由
OSCICN
寄存器中的
I
FCN
位决定。
}
void PCA_Init()
{
PCA0MD
&= ~0x40;
//
禁止看门狗定时器
PCA0MD
=
0x00;
//
PCA
计数器的时钟源为系统时
钟的
12
分频
PCA0H
= 0x00;PCA0L
= 0x00;
PCA0CPL2
= 0xFF;
// PCA
捕捉模块
2
低字节置
0xFF,
超时间隔
64.2ms
PCA0MD
|=
0x40;
//
PCA
模块
2
用作看门狗定时器
PCA0CN
=
0x40;
//
启
动
PCA
计数器
/
定时器
}
void
main(void)
{
PCA0MD &=
~0x40;
Oscillator_Init();
Port_IO_Init();PCA_Init();EA =
0x1;delay(1000);
LE1_Pad = 0x1;
LE2_Pad = 0x0;
LE3_Pad =
0x0;SDI_Pad = 0x1;
SCK_Pad =
0x1;CEN_Pad = 0x1;
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