目錄
第1章 PLL工作原理與電路構(gòu)成 1
（PLL與頻率合成技術(shù)簡(jiǎn)介）
1.1 PLL電路的基本T作原理 1
1.1.1 PLL電路的三大組成部分 1
1.1.2 PLL的應(yīng)用與頻率合成器 3
1.1.3 PLL電路各部分工作波形 3
1.2 PLL電路以及頻率合成器的構(gòu)成 4
1.2.1 輸出為輸入N倍頻的方法 4
1.2.2 輸出為輸入N/M倍頻的方法（輸入部分接入分頻電路） 5
1.2.3 輸出為輸入N/M倍頻的方法（輸出部分接入分頻電路） 5
1.2.4 輸出為輸入N×M倍頻的方法（增設(shè)前置頻率倍減器） 6
1.2.5 PLL電路與外差電路的組合方式（輸出為（fin×N）+fL） 7
1.2.6 PLL電路與DDS的組合方式 7
1.3 PLL頻率合成器的信號(hào)純正度 9
1.3.1 理想頻率合成器的輸出頻譜（1根譜線(xiàn)） 9
1.3.2 振幅調(diào)制的噪聲（AM噪聲） 10
1.3.3 頻率調(diào)制的噪聲（FM噪聲） 12
1.3.4 FM噪聲的影響 14
1.4 PLL的其他應(yīng)用 16
1.4.1 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)恢復(fù)為時(shí)鐘的情況 16
【專(zhuān)欄】 dBc 18
1.4.2 頻率-電壓轉(zhuǎn)換電路（FM解調(diào)電路） 19
1.4.3 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制電路 19
【專(zhuān)欄】 PLL電路的發(fā)明者Bellescize 20
附錄A PLL電路中負(fù)反饋的應(yīng)用 21
A.1 PLL電路與運(yùn)算放大器電路的異同 2l
A.2 放大電路中學(xué)習(xí)的負(fù)反饋方式與特性 23
第2章 PLL電路的傳輸特性 31
（PLL電路的特性由環(huán)路濾波器決定）
2.1 PLL電路傳輸特性的理解 31
2.1.1 PLL電路各部分的傳輸特性 31
2.1.2 簡(jiǎn)單例題（時(shí)鐘的50倍頻電路） 33
2.1.3 傳輸特性的求法（除環(huán)路濾波器特性以外） 35
【專(zhuān)欄】 仿真使用SPICE非常方便 36
2.1.4 使用的環(huán)路濾波器的特性與PLL電路的傳輸特性 37
2.1.5 PLL電路中施加負(fù)反饋的效果 39
2.2 環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí) 41
2.2.1 RC低通濾波器的特性 41
2.2.2 具有階躍特性的RC低通濾波器 43
2.2.3 多級(jí)RC濾波器中增益與相位之間關(guān)系 44
2.2.4 普通的RC低通濾波器（使用滯后濾波器時(shí)環(huán)路特性不穩(wěn)定） 46
2.2.5 使PLL特性穩(wěn)定的滯后超前濾波器 47
第3章 PLL電路中環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)方法 51
（無(wú)源/有源環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)例與驗(yàn)證）
3.1 無(wú)源環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì) 51
3.1.1 滯后超前濾波器的伯德圖 51
3.1.2 PLL電路與滯后超前濾波器組合的特性 53
3.1.3 分頻系數(shù)的改變情況 56
3.1.4 根據(jù)規(guī)格化曲線(xiàn)圖求出環(huán)路濾波器的常數(shù)(參照附錄B) 57
3.2 10~100kHz PLL頻率合成器中環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì) 59
3.2.1 作為實(shí)驗(yàn)用頻率合成器的概況 59
3.2.2 頻率合成器傳輸特性的求法（除環(huán)路濾波器以外） 61
3.2.3 時(shí)間常數(shù)小、M=-10dB、相位裕量為60。的設(shè)計(jì) 61
3.2.4 時(shí)間常數(shù)中等、M=-20dB、相位裕量為50。的設(shè)計(jì) 64
3.2.5 時(shí)間常數(shù)大、M=-30dB、相位裕量為50。的設(shè)計(jì) 66
3.2.6 試做的頻率合成器的輸出波形 68
3.2.7 試做的頻率合成器的輸出頻譜 70
3.2.8 鎖相速度 72
3.3 有源環(huán)路濾波器 75
3.3.1 有源環(huán)路濾波器 75
3.3.2 2次有源環(huán)路濾波器的伯德圖 75
3.3.3 3次有源環(huán)路濾波器 77
3.3.4 有源環(huán)路濾波器的噪聲 79
3.3.5 根據(jù)規(guī)格化曲線(xiàn)圖求出有源環(huán)路濾波器常數(shù)的方法80
3.4 25~50MHz PLL頻率合成器中環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì) 80
3.4.1 實(shí)際電路中設(shè)計(jì)的有源環(huán)路濾波器 80
3.4.2 使用規(guī)格化曲線(xiàn)圖求出環(huán)路濾波器的常數(shù) 81
3.4.3 時(shí)間常數(shù)小、M=0dB、相位裕量為50。的設(shè)計(jì) 85
3.4.4 時(shí)間常數(shù)中等、M=-10dB、相位裕量為50。的設(shè)計(jì) 86
3.4.5 時(shí)間常數(shù)大、M=-20dB、相位裕量為50。的設(shè)計(jì) 88
3.4.6 試做的頻率合成器的輸出波形 89
3.4.7 試做的頻率合成器的輸出頻譜 90
3.4.8 鎖相速度 92
3.4.9 鎖相速度的仿真 94
【專(zhuān)欄】用于測(cè)量頻率變化形式的調(diào)制磁疇分析儀 97
3.5 相位裕量不同時(shí)PLL電路的特性 97
3.5.1 用作實(shí)驗(yàn)的50倍頻電路 98
3.5.2 環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì) 99
3.5.3 相位裕量為40。的設(shè)計(jì) 99
3.5.4 相位裕量為50。的設(shè)計(jì) 100
3.5.5 相位裕量為60。的設(shè)計(jì) 100
3.5.6 頻率特性的仿真 101
3.5.7 輸出波形的頻譜 103
3.5.8 鎖相速度 104
3.5.9 PLL電路最適用的相位裕量(40。~50。) 105
第4章 4046與各種鑒相器 109
（PLL電路中使用的重要器件的基礎(chǔ)知識(shí)）
4.1 PLL的重要器件4046 109
4.1.1 PLL的入門(mén)器件 109
4.1.2 4046的三種類(lèi)型 110
4.1.3 74 HC4016片內(nèi)三種鑒相器 110
4.1.4 4046片內(nèi)VCO的特性 113
4.2 鑒相器的工作要點(diǎn) 115
4.2.1 模擬鑒相器 115
4.2.2 數(shù)字鑒相器 118
4.2.3 相位頻率型鑒相器 120
4.2.4 4046中PC2型鑒相器 123
4.2.5 死區(qū) 124
4.2.6 電流輸出型鑒相器 126
4.2.7 高速鑒相器AD 9901 127
第5章 電壓控制振蕩器VCO的電路 131
（VCO要求的特性及各種振蕩電路方式）
5.1 VCO要求的性能 131
5.1.1VCO的概況 131
3.1.2 頻率可變范圍 133
5.1.3 頰率控制的線(xiàn)性 133
5.1.4 輸出噪聲 133
5.1.5 輸出波形的失真 134
5.1.6 電源電壓變化時(shí)的穩(wěn)定度 134
5.1.7 環(huán)境溫度變化時(shí)的穩(wěn)定度 134
5.1.8 外界磁場(chǎng)與振動(dòng)的影響 135
5.2 由弛張振蕩器構(gòu)成的VCO 135
5.2.1 函數(shù)發(fā)生器的基本工作原理 135
5.2.2 由函數(shù)發(fā)生器構(gòu)成的VCO 138
5.2.3 函數(shù)發(fā)生器IC MAX038的應(yīng)用 139
5.3 反饋振蕩器 142
5.3.1 反饋振蕩器的基本工作原理 142
5.3.2 反饋振蕩器振蕩穩(wěn)定的方法 142
5.3.3 由RC構(gòu)成的反饋振蕩器 143
5.3.4 狀態(tài)可變VCO 147
5.4 高頻用LC振蕩電路及其在VCO中的應(yīng)用 151
5.4.1 基本的哈脫萊/科耳皮茲振蕩電路 151
5.4.2 科耳皮茲的改進(jìn)型克拉普振蕩電路 152
5.4.3 反耦合振蕩電路 153
5.4.4 由LC振蕩器構(gòu)成VCO時(shí)采用的變?nèi)荻�極管 151
5.4.5 市售的LC振蕩式VCO電路 157
5.5 其他的VCO電路 158
5.5.1 由振子構(gòu)成的反饋振蕩器 158
5.5.2 延遲振蕩器 162
第6章 可編程分頻器的種類(lèi)與工作原理 163
（構(gòu)成PLL頻率合成器的數(shù)字電路）
6.1 可編程分頻器的基本器件（減計(jì)數(shù)器） l63
6.1.1 7IHC191 163
6.1.2 74HC40102/40103 164
6.1.3 TC 9198 165
6.2 前置頻率倍減器 168
6.2.1 前置頻率倍減器IC 168
6.2.2 脈沖吞沒(méi)(Pulse Swallow)方式 170
6.2.3 分?jǐn)?shù)(Fractional)-N方式 171
6.3 PLL用LSI 172
6.3.1 PLL專(zhuān)用LSI的構(gòu)成 172
6.3.2 ADF4110/4111/4112/4113 173
第7章 PLL電路的測(cè)試與評(píng)價(jià)方法 177
（無(wú)源/有源環(huán)路濾波器的環(huán)路增益）
7.1 負(fù)反饋電路中環(huán)路增益的測(cè)試 177
7.1.1 難以測(cè)試的環(huán)路增益 177
7.1.2 施加負(fù)反饋時(shí)原環(huán)路增益的測(cè)試 l78
7.1.3 負(fù)反饋環(huán)路測(cè)試的仿真 180
7.1.4 實(shí)際注入的信號(hào) 181
7.2 使用頻率響應(yīng)分析儀的測(cè)試方法 183
7.2.1 負(fù)反饋環(huán)路特性的測(cè)試 183
7.2.2 FRA與FFT分析儀的不同之處 185
7.2.3 FRA與網(wǎng)絡(luò)分析儀的不同之處 185
7.3 PLL電路中環(huán)路增益的測(cè)試 186
7.3.1 使用無(wú)源環(huán)路濾波器的PLL 186
7.3.2 使用有源環(huán)路濾波器的PLL 188
第8章 PLL特性改善技術(shù) 191
（信號(hào)純正度與鎖相速度的提高技術(shù)）
8.1 優(yōu)質(zhì)的電源 191
8.1.1 使用CMOS反相器電路進(jìn)行的實(shí)驗(yàn) 191
8.1.2 使用晶體振蕩電路進(jìn)行的實(shí)驗(yàn) 193
8.1.3 串聯(lián)穩(wěn)壓器噪聲特性的比較 196
8.2 VCO控制電壓特性的改善 200
8.2.1 CD74HC4046內(nèi)VCO線(xiàn)性的改善 200
8.2.2 CD74HC4046片內(nèi)VCO的頻率變化范圍的擴(kuò)大 204
8.3 VCO與鑒相器之間的干擾 206
8.3.1 74HC4046中VCO與鑒相器同在的情況 206
8.3.2 用1個(gè)74HC4046進(jìn)行的實(shí)驗(yàn) 207
8.3.3 使用2個(gè)74HC4046迸行的實(shí)驗(yàn)(VCO和鑒相器在不同的封裝中） 209
8.4 鑒相器的死區(qū) 210
8.4.1 用74HC4046進(jìn)行死區(qū)影響的實(shí)驗(yàn) 211
8.4.2 PC2與巴厘枚嘎模塊VCO的組合使用 213
8.4.3 4046中PC1與巴厘枚嘎模塊VCO的組合使用 217
8.4.4 74HCT9046與巴厘枚嘎模塊VCO的組合使用 220
8.5 鎖相速度的改善 221
8.5.1 用二極管切換環(huán)路濾波器常數(shù)的方法 222
8.5.2 用模擬開(kāi)關(guān)切換環(huán)路濾波器常數(shù)的方法 224
8.5.3 用D-A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行預(yù)置電壓相加的方法 226
第9章 實(shí)用的PLL頻率合成器的設(shè)計(jì)與制作 229
（環(huán)路濾波器的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)測(cè)特性）
9.1 使用74HC4046的時(shí)鐘頻率合成器 229
9.1.1 替代1Hz~10MHz晶體的頻率合成器 229
9.1.2 全部使用CMOS IC構(gòu)成的頻率合成器 230
9.1.3 環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì) 233
9.1.4 輸出波形 235
9.1.5 頻譜 235
9.1.6 鎖相速度 238
9.2 使用TLC2933構(gòu)成的脈沖頻率合成器 239
9.2.1 TLC29xx系列的概況 239
9.2.2 時(shí)鐘頻率合成器電路 239
9.2.3 環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì) 241
9.2.4 輸出波形頻譜的測(cè)試 243
9.3 HF頻率合成器 245
9.3.1 HF頻率合成器電路 245
9.3.2 環(huán)路濾波器常數(shù)的計(jì)算 248
9.3.3 頻譜 250
9.3.4 鎖相速度 252
9.4 4 0MHz頻率基準(zhǔn)信號(hào)川PLL 255
9.4.1 40MHz頻率基準(zhǔn)信號(hào)用PLL電路 255
9.4.2 環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì) 258
9.4.3 輸出波形 260
9.5 低失真的低頻PLL電路 261
9.5.1 低失真的低頻PLL電路 261
9.5.2 環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì) 264
9.5.3 輸出波形的合成 267
附錄B 環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)用規(guī)格化曲線(xiàn)圖 270
附圖：各公司4046的振蕩頻率-控制電壓特性 270
參考文獻(xiàn) 282