!专题研究! !"#$%&&’#()* +%&%)",- 锁相环在频率调制与解调电路中的应用 $%%&’()*’+, +- .// ’, 0+12&)*3 ),1 435+12&)*3 6’7(2’*8 湖南建材高等专科学校电子信息工程系 邓重一 摘 要 介绍了锁相环芯片 )*+,+- 的结构、性能特点和工作原理；描述了频率调制与解调电路的设计全过程；展望 了锁相环发展的未来。 关键词 锁相环 )*+,+- 芯片 调制 解调 !"#$%&’$ 016 9:/307;902:/、<;/902:/ 915759067230293 5/= >:7?2/@ 472/924A6 :< )*+,+- )124 :< BCC 576 2/07:D ./ 0123 454678 =;96=E %16 =632@/ 47:9633 :< F:=;A506 5/= =6F:=;A506 9279;203 23 =63972G6=8 5/= 016 =6H6A:4F6/0 :< BCC 23 A::?6= 5165=E ()*+,%-# BCC，)*+,+- 9124， F:=;A506 8 =6F:=;A506 IE 引言 脚功能如表 I 所示： 锁相环 （ BCC ）是一种能跟踪输入信号相位的闭环自动控 制系统。它在无线电技术的各个领域都得到了广泛的应用。 集成环路部件以其低成本、性能优良、使用简便而得到了青 睐。它在频率调制与解调、频率合成、电视机彩色副波提取、 #( 立体声解码、遥控系统、频率的编码和译码等诸多方面均 得到了利用。本文介绍了集成锁相环 )*+,+- 在频率的调制 与解调方面的应用。 JE 集成锁相环 )*+,+- 介绍 JE I )*+,+- 结构及性能特点 内部结构框图如图 I 所示， 图 I )*+,+- 内部结构框图 IP 端开路） ）静态工作电流（ ）工作电压 LM N IOM；（ J ）最高工作频率为 IE J(QR；（ + 它是低功耗 )(K! 型、多功能数字环。主要参数如下： （ I,!"； I （ ）稳压管稳定电压 +E +PM N L -E IPM。它含有两个相位比较器 B). 与 B)..。B). 要求输入信 号为方波，B).. 则无此要求，有一个压控 （频率）振荡器 M)K。在两个相位比较器的输入端有一个前置放大器，可把 I,,FM 的微弱信号变为满电平的方波脉冲。"J 是低滤波器 输出缓冲放大器。)*+,+- 采用 I- 线双列直插式封装，各管 JE J )*+,+- 构成频率调制与解调电路的工作原理 当从 S 脚输入音频信号时，从 + 端可输出受输入信号调 制的调频信号。如图 J 所示，由于调频时要求 M)K 有一定的 频率范围（频偏），所以不用 TJ 收缩频带，即 TJ 为无穷大（ IJ 脚空置） 即可。设计 （电源电压 M** 为 SM 时的曲线，横 参数时，只需由 <, 坐标为 )I 取值）求出 )I 与 TI 即可。 8 仅用 TI 和 )I 确定 M)K 的中心频率 <, 查图 + !" 安全与电磁兼容 !"#$%& ’ $() !""# 年第 ! 期 

!"#$%&&’#()* +%&%)",- !专题研究! 电路两部分。如图 0 与图 . 所示，发射器由话筒 (5) 发出的 图 * )+,-,. 构成的频率调制电路 当 从 1, 脚 输 入 一 被 音 频 信 号 调 制 的 （中 心 频 率 与 )+,-,. 的 2)3 的中心频率相同）调频信号，则相位比较器输 出端将输出一个与音频信号具有相同变化频率的包络信号， 经低通滤波器滤去载波后，即剩下调频信号解调后的音频信 号了。一般使用 4)5，这时仅由 61 和 )1 确定 2)3 的中心频 ，而不用 6* 来收缩频率范围（其为无穷大）。同样，由图 , 率 7- 查图求 61 与 )1。无调频信号输入时，2)3 工作在 7- 上。解调 电路如图 / 所示。 图 0 发射电路 图 / )+,-,. 构成的频率解调电路 图 , )+,-,. 在不同外部元件参数下的特性曲线 /8 实际电路介绍 下面介绍的是频率调制红外线通话器，分为发射与接收 图 . 接收电路 微弱信号，经 09*: 构成的反相放大器放大后，（运放为单电 源供电，61 与 6* 将运放的同相输入端偏置在 1 ; * 电源电 压，从而使其输出端也为 1 ; * 电源电压，放大器有较大的动 态范围）经 )/ 耦合到 )+,-,. 内部压控振荡器的控制脚 < 端，其压控振荡器的输出端 , 脚输出受 < 脚音频信号调制的 调 频 信 号 。 )+,-,. 的 中 心 频 率 由 6, 和 ), 确 定 ， 约 为 和图 , 查阅得 1--=>?。6,、), 的参数在设计时由选中的 7- 到。无音频信号时，锁相环工作在中心频率 7- 上。使得 )(3! 锁相环具有频率调制线性好，调制指数大，功耗低等优点。调 频信号经 2% 驱动发光二极管 2+1 @ 2+, 向外辐射红外线脉 冲。接收电路中，2%5 为光敏三极管，它直接接在运放的反相 输入端，由运放放大后经 )1 耦合到 )+,-,. 的相位比较器的 输入端 1, 脚。解调电路的中心频率与发射器的中心频率是 （ )/、6, 与发射器的 ),、6, 相同）。 一致的，也为 1--=>? )+,-,. 的 1- 脚为压控振荡器的控制端，即解调信号输出 端，* 脚为相位比较器的输出端，比较器信号经 60 和 ), 构 成低通滤波器后再接 < 脚。< 脚的解调信号经 )+,-,. 内部 !"#$%& ’ $() !""# 年第 ! 期 安全与电磁兼容 !" 

!专题研究! !"#$%&&’#()* +%&%)",- 运放构成的跟随器缓冲后由 *+ 脚输出。),-+-. 的 - 脚为压 控振荡器的输出端，/ 脚为相位比较器的比较输入端，它们连 在一起。),-+-. 输出的解调音频信号经 )0 耦合到 1%2，由 1%2 驱动扬声器发声。发射器中，(3) 用动圈话筒，1% 用 )!4+*/，1,* 5 1,- 用 637-+08 红外线发光二极管；接收器 中 1%* 用 /9/* 光敏三极管，1%2 用 )!:+0+。 -; 结束语 利用锁相环的调制跟踪特性设计的电路，具有外围元器 件少、性能稳定、功能强大的特点。随着微电子技术、计算机 技术的发展以及芯片生产工艺水平的提高，相信更先进的、 功能更强大的、价格更便宜的 （甚至是带有智能化的）锁相环 产品会不断出现。 参考文献 *; 张厥盛、郑继禹、万心平： 锁相技术 西安：西安电子科技大 学出版社 *44-; 2; 阿 兰 ; 布 兰查 德 ： 锁 相 环及 其 在相 干 接 收机 设 计中 应 用 北京：人民邮电出版社 *4:+; /; 万心平、张厥盛：集成锁相环路—原理、特性、应用 北京：人 民邮电出版社 *44+; 编 辑：王淑华 $ % &’()* +’,-./012.(3 ’13 1, 111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 第三届亚太地区环境电磁学 学术会议 < )$$( ’ 2++/ = 末轮征文通知 < 中国浙江杭州 西子宾馆 = 2++/ 年 ** 月 - 日至 W 日 主办单位 中国通信学会 北京邮电大学 日本电气工程师学会 日本电子信息及通信工程师学会 支持单位 中国国家自然科学基金会 技术支持单位 < )3) = < 89>% = < 3$$? = < 3$3)$? = < @!#) = 跨国电气电子工程师学会通信分会 < 3$$) )A(—!A) = 跨国电气电子工程师学会电磁兼容分会<3$$$ $()—!A)= 顾问 )BCDEFG H; 6JKLGM %; 刘尚合 !BIF 大会主席 N; 高攸纲 !OJLPOL @LIIB 技术程序委员会主席 杨千里 6BQBRBSB (; 征文内容 < 美国 = < 美国 = < 中国 = < 日本 = !BIF 7; 谢处方 张明高 < 日本 = < 中国 = < 中国 = 北京邮电大学 东京农工大学 )$!$) 电气通信大学 < 中国 = < 日本 = < 中国 = < 日本 = 会议涉及环境电磁学的众多领域，要求作者就下列各类 内容提供未公开发表的论文： 天线 电磁干扰预测分析及抑制技术 天线的计算机辅助设计 探头及电磁传感器 电磁干扰源 电磁环境 耦合与串扰 通信中的电磁兼容 电磁场理论 雷电 计算机及印刷电路板的电磁兼容 传输线理论 静电放电与电磁脉冲 电磁计算 电磁波传播 地震电磁现象 电磁生物效应 空间电磁学 滤波 频谱管理 散射 抗扰度与敏感度 屏蔽与接地 电磁兼容测试 其它 投稿说明 作者应提交： *、三份 /+—0+ 字的摘要，每份均需列出论文题目及作 者姓名； 2、三份 :++—*+++ 字的详细摘要，用 "- 纸打印，正文 上、下、左、右四边各留 2; 0TT 的空白，并分左右两列打印、中 缝宽 4TT，全文不超过 -—. 页； /、详细通信地址 < 包括邮政编码、电话、传真及电子信 箱 = 及论文归类； -、作者也可用电子版提供文稿 < UFCV 版本 = 。 2++/ 年 . 月 *0 日 文稿截止日期 录用通知发出日期 2++/ 年 : 月 *0 日 正式文稿截止日期 2++/ 年 4 月 *0 日 工作语言为英语 如需了解其它信息请直接与高攸纲教授联系 联系地址：北京邮电大学 *W* 信箱 < *++:W. = 传真：< +*+ = .22://22 电子信箱：DLPOJBGXJGY VBIBGMTFKLDZ; PFT 或 PIZY KJ[I; ZVJ; PG !" 安全与电磁兼容 !"#$%& ’ $() !""# 年第 ! 期