一种可编程振荡器的设计

论文摘要

晶体振荡器以其高稳定度而著称,不同性能的晶体振荡器,满足工程上不同的需要,但其一般工作在固定频率中。而可编程晶振的最大特点就是短时间内就能定置一系列高稳定的频率。以单个多用途可编程晶振来代替库存几百种固定晶振的方式将为设计者、加工厂和其他从事大批量生产的电子公司带来巨大的灵活性,其便于集成能创造出巨大的节约效果。本设计通过采用基于锁相环的方式,以晶体振荡器为频率源进行频率合成,实现频率输出的可编程。虽然这对晶振的高稳定度有一定的负面影响,但已完全能够满足一般的工业需求。本论文首先对基于锁相环路的频率合成原理作了详细的介绍,然后对压控振荡器（VCO）进行分析和设计,并运用ADS实现仿真;接着设计了频率合成器的核心部件环路滤波器（LPF）,最后给出了可编程晶振的总体设计方案和软件编码的设定,并进行了相关的实验验证。本设计具有频率范围广、分辨率高、稳定性好、可程控性强、步进率小、结构简单、成本低等优点,有很强的实用性和经济性,便于推广。设计所采用的是National Semiconductor公司所生产高稳定、低功耗的锁相环芯片LMX2306;VCO电路采用西勒振荡电路分立元件拓扑结构和芯片式两种方式,通过性能的比较最终选择后者;LPF通过直接计算获得元件值;而可编程数据通过软件codeloader载入芯片内部,最终得到期望的频率输出（70MHz～150MHz）,其最小步进可达到5kHz,输出功率为-10dBm。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 频率合成技术的几种方法
• 1.3 国内外频率合成器的发展与现状
• 1.4 论文研究内容
• 第二章 频率合成技术概述
• 2.1 锁相环的基本工作原理
• 2.2 锁相环路的电路要件
• 2.2.1 鉴相器
• 2.2.2 环路滤波器
• 2.2.3 压控振荡器
• 2.2.4 可编程分频器
• 2.3 频率合成器的主要技术指标
• 2.4 环路的噪声分析
• 第三章 压控振荡器（VCO）的设计与仿真
• 3.1 产生振荡的原因
• 3.2 基于LC 谐振电路的压控振荡器
• 3.2.1 西勒（Seiler）振荡电路
• 3.2.2 变容二极管
• 3.3 使用 ADS 仿真 VCO
• 3.3.1 振荡器初始电路的瞬态仿真
• 3.3.2 变容二极管的选择
• 3.3.3 采用谐波平衡法分析VCO 特性
• 3.3.4 实际的电路
• 3.4 使用MAX2606 设计VCO
• 3.5 两种 VCO 性能的比较
• 第四章 环路滤波器的设计
• 4.1 环路滤波器的基本设计理论
• 4.2 无源低通滤波器的设计
• 4.2.1 二阶无源低通滤波器参数的设计
• 4.2.2 改进型三阶无源低通滤波器的设计
• 4.2.3 具体的设计及仿真
• 第五章 可编程振荡器的设计与实现
• 5.1 LMX2306 简介
• 5.1.1 LMX2306 的结构及性能
• 5.1.2 LMX2306 引脚图及功能描述
• 5.1.3 可编程参考分频器（R 计数器）
• 5.1.4 可编程分频器（N 计数器）
• 5.1.5 初始化寄存器（F）
• 5.2 电路设计
• 5.3 实验过程及结果分析
• 第六章 总结
• 参考文献
• 附录一
• 附录二
• 致谢
• 攻读硕士学位期间取得的主要研究成果
• 个人简介