PLL技术及其应用.docx
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PLL技术及其应用
毕业设计（论文）任务书
课落款称：
PLL技术及其应用
完成期限：
2009年3月25日至2009年5月10日
院系名称电子信息工程学院指导教师
专业班级指导教师职称副教授
学生姓名
院系毕业设计（论文）工作领导小组组长签字
一、课题训练内容
1.让学生通过图书馆、互联网等资源查阅相关资料（包括外文资料），训练学生自主取得知识的能力和自学能力；
2.让学生把所学的模拟电子技术、锁相环技术、高频电子线路、集成电路等知识应用到实际中来，并运用结合所学知识设计电路，提高学生的设计创新能力；
3.锻炼学生自己查找资料、自己学习的能力；
4.锻炼学生的自我创新能力；
5.在书写论文的进程中，锻炼学生的语言表达能力、逻辑思维能力、办公软件利用的能力。
二、设计（论文）任务和要求（包括说明书、论文、译文、计算程序、图纸、作品等数量和质量等具体要求）
该课题是基于集成电路、模拟电路、锁相环技术等多学科知识点交叉运用的设计。
在整个的设计进程中，主要任务和要求包括：
1.大量搜集与本课题有关的资料：
到图书馆、各大书店寻觅温度遥测方面的资料，并认真进行阅读；到各大数据库和相关网站上搜索与本课题相关的学位论文和相关资料。
2.在第一阶段的基础上，归纳总结相关环节中的重要问题并拟定初始设计方案，分模块进行具体设计。
3.全面了解锁相环电路的原理及集成电路的设计运用。
4.完成电路的整体设计。
5.撰写毕业设计论文一份。
其中的主要内容包括：
中英文摘要、目录、正文、参考文献，附录等，要求结构合理，行文规范。
并翻译与本专业或课题相关的英文资料一份，译文字数不得少于3000字。
三、毕业设计（论文）主要参数及主要参考资料
主要参数：
工作电压为：
4．75～9V
工作频率0．1Hz～500kHz
最小输入信号为20mV
静态工作电流为8mA
主要参考资料：
[1]张厥盛，万心平等.锁相技术.西安:
西安电子科技大学出版社[M].2006.
[2]何希才.锁相环（PLL）电路设计与应用.北京:
科学出版社[M].2006.
[3]陈有卿.通用集成电路应用与实例分析.北京:
中国电力出版社[M].2007.
[4]曹兴雯，刘乃安.高频电路原理与分析.西安:
西安电子科技大学出版社[M].2005.
[5]李永明等.锁相环设计、仿真与应用.北京:
清华大学出版社[M].2007.
[6]王公望.现代电子电路应用基础.西安:
西安电子科技大学出版社[M].2005.
[7]李雷.集成电路应用实验.北京:
国防工业出版社[M].2004.
[8]黄智伟.通信电子电路.机械工业出版社[M].2007.
[9]谭建成.电机控制专用集成电路.机械工业出版社[M].2006.
[10]赵负图.无线同意发射应用集成电路手册.化学工业出版社[M].2004.
[11]（美）舒（Shu,.）.CMOS锁相环：
分析和设计.北京:
科学出版社[M].2007.
[12]王松武..北京:
清华大学出版社[M].2007.
[13]（美）佛朗哥（Franco,S.）..西安:
西安交通大学出版社[M].2009.
[14]季仲梅，杨洪生等.通信中同步技术及应用.北京:
清华大学出版社[M].2008.
[15]李金明，刘伟.电子技术实验实训指导.电子工业出版社[M].2008.
四、毕业设计（论文）进度表
毕业设计（论文）进度表
序
号
起止日期
计划完成内容
实际
完成情况
检查人签名
检查日期
1
2．25～
查阅资料，撰写开题报告
2
～
进行系统思路设计
3
～
查找用到的芯片资料，了解它们的功能原理
4
～
进行系统电路的设计，包括系统框图，系统模块及方案的改进等
5
～
进行整体电路的设计，包括电路原理图等
6
～
系统整体的改进
7
～
撰写论文
8
～
完成英文文献翻译，整理毕业设计及论文
9
～
完成论文，并交给指导老师评阅
10
～
指导老师签名，准备毕业答辩
注：
1.本任务书一式两份，一份院（系）留存，一份发给学生，任务完成后附在说明书内。
2.“实际完成情形”和“检查人签名”由教师用笔填写，其余各项均要求打印，打印字体和字号依照《毕业设计（论文）规范》执行。
毕业设计（论文）开题报告
课题名称
PLL技术及其应用
院系名称
电子信息工程学院
专业
电子信息科学与技术
班级
学生姓名
课题的意义：
随着电子技术、计算机技术、通信技术的迅速发展，锁相环技术的发展也越来越迅速，如今也在电子行业中占据了很重要的位置。
锁相环技术起源于二十世纪30年代，首先提出的是无线电调幅信号的锁相同步检波技术，继而又经过40年的发展，由于半导体技术和集成电路技术的飞速发展，使锁相技术越来越广泛的应用于电子技术领域。
终于在1970年4月24日我国发射了第一颗人造卫星，把"东方红"的乐曲传遍了全球。
从此，锁相环技术的应用在历史上刻下了辉煌的篇章。
直到20世纪八、九十年代，锁相环路的理论与研究日臻完善，应用范围遍及了整个电子技术领域，随着通信及电子系统的飞速发展，促使集成锁相环和数字锁相环突飞猛进，现在品种齐全繁多，提高系统的工作稳定性和可靠性和小型化，目前仍朝着集成化，数字化，多用化方向迅速发展
。
集成电路可分为很多种，根据不同的分类方法也可将IC电路分为很多方面，有数字集成电路、模拟集成电路，也可按应用领域分为专用集成电路、通用集成电路等，集成电路的运用也是十分多变和广泛
。
近几年，我国集成电路产业取得了飞速发展。
中国集成电路产业已经成为全球半导体产业关注的焦点，即使在全球半导体产业陷入有史以来程度最严重的低迷阶段时，中国集成电路市场仍保持了优势的年增长率，凭借巨大的市场需求、较低的生产成本、丰富的人力资源，以及经济的稳定发展和宽松的政策环境等众多优势条件，使得我国集成电路产业迅速发展壮大，制造业、设计业和封装业等集成电路产业各环节逐步完善。
通过此论文的研究，我们还可以设计IC电路的一些应用方案，以及PLL电路的仿真与调试，通过对电路的设计可以提高我们理论联系实际的能力，提高独立获取相关知识的能力，提高综合运用相关知识的能力。
通过对所设计电路的理论分析与相关计算，可以提高我们分析问题和解决问题的能力。
所属领域的发展状况：
PLL技术的应用现在已经变得十分广泛，其特点是可靠性高、体积小、价格低。
集成电路产业的发展也十分完善。
我国曾在若干年前就大力发展集成电路产业，高投入、高利润是IC电路的一大特点
。
集成电路设计所需资金少、成本低、利润高、与市场距离近，是我国集成电路产业发展的突破口。
随着电子信息产品，通信、多媒体等的新市场，传统产业改造升级，都给集成电路产业带来新的市场空间。
发展前景十分乐观。
电子信息行业在前几年曾经十分风靡，最近虽然电子行业稍稍有些不景气，但今年的十大产业振兴规划中将电子信息产业列入其中，这就是对我国电子信息行业的又一次肯定。
相信在不久的将来随着电子信息行业的再次兴起，锁相环技术会更得到充分的应用，将其用于更多的领域，发挥其最大的功效
。
研究内容：
本课题首先要对锁相环技术的发展过程进行概括，并对主要的集成电路及其应用进行介绍，分类说明专用集成电路、通用集成电路。
在集成电路的应用分析的基础上，对锁相环的应用也进行分析，并应用锁相环电路以及其他集成电路，在对红外自动控制水龙头的工作原理进行分析的基础上，设计出红外自动控制水龙头。
研究方法：
首先通过简要介绍PLL技术的发展历史和发展现状，对锁相环技术的发展过程有初步的认识。
然后查阅主要的IC电路和其应用，按照IC电路的应用领域进行分类介绍。
最后应用锁相环技术设计一种红外自动控制水龙头。
通过分别应用锁相环和功率开关集成电路进行设计，再对两种方案的稳定性、抗干扰性等方面做比较，最终选定一种适合的方案作为最终的设计方案。
并对设计出的电路器件以及工作原理进行详细的介绍。
研究步骤：
首先确定此课题的可研究性，由于PLL技术的运用愈加广泛，此课题的研究会更有意义，再次，查找关于锁相环的发展历史的资料及相关知识，查找关于锁相环的应用领域的各项知识进行分析研究。
最后，理清思路，将所有的资料以及自己的认识连贯起来。
最后开始写报告。
参考文献：
[1]张厥盛.锁相技术.西安电子科技大学.2006.
[2]何希才.锁相环（PLL）电路设计与应用.科学出版社[M].2006.
[3]陈有卿.通用集成电路应用与实例分析.中国电力出版社[M].2007.
[4]曹兴雯，刘乃安.高频电路原理与分析.西安电子科技大学出版社[M].2005.
[5]李永明等.锁相环设计、仿真与应用.清华大学出版社[M].2007.
[6]王公望.现代电子电路应用基础.西安电子科技大学出版社[M].2005.
[7]李雷.集成电路应用实验.国防工业出版社[M].2004.
[8]黄智伟.通信电子电路.机械工业出版社[M].2007.
[9]谭建成.电机控制专用集成电路.机械工业出版社[M].2006.
[10]赵负图.无线接受发射应用集成电路手册.化学工业出版社[M].2004.
[11]（美）舒（Shu,.）.CMOS锁相环：
分析和设计.科学出版社[M].2007.
[12]王松武..清华大学出版社[M].2007.
[13]（美）佛朗哥（Franco,S.）..西安交通大学出版社[M].2009.
[14]季仲梅，杨洪生等.通信中同步技术及应用.清华大学出版社[M].2008.
[15]李金明，刘伟.电子技术实验实训指导.电子工业出版社[M].2008.
指导教师签名
年月日
摘要
本论文第一介绍了锁相环技术的进展的现状、方向，和分类方式，并对PLL集成电路的主要应用做了详细的分析。
在以上的基础上，设计了红外自动控制水龙头，起到了利用方便，节约水资源、避免疾病传染的作用。
红外自动控制水龙头是运用了LM567音频锁相环芯片设计，同时结合按时器555芯片和三端集成稳压器等组合而成的电路。
而对于LM567芯片、555芯片等集成电路，对其功能，引脚，工作原理都进行了一一的分析并结合实际电路加以应用说明。
红外线自动控制水龙头主如果由电源电路、发射电路、接收解调控制电路三部份组合而成，其中需要运用555芯片、SFH506-38等芯片完成其各自在电路中所要发挥的功能、作用。
在整个电路设计中，咱们力求要做到电路简单，充分发挥通用集成电路和专用集成电路的不同功能来知足电路的要求，将设计的功能发挥到最大。
整个设计本钱不高，可是十分的实用，不仅给咱们的生活上带来了极大的方便，也保障了公共卫生，避免一些疾病的交叉传染。
关键词：
锁相环；专用集成电路；通用集成电路；LM567芯片；555芯片
Abstract
Thispaperintroducesthedevelopmentofphase-lockedloop（PLL）technologyandthestatusandthedirection，anddetailsthefunctionofPLLintegratedthebasistheformerdiscribtion,wedesigninfraredautomatictap,notonlybringussomeconvenience,butalsosavethewaterandpreventlastLM567AudioPLLchipcandesignedtheinfraredautomatictapiscontrolledautomaticlybytheifraredthatcombines555timerchipandthree-terminalvoltageregulatoriscovinienceandcansavewater.AsfortheLM567chip,555chipsandotherintegratedcircuits,theirfunction,pin,workingprincipleofthechipshavecarriedoutanalysisoftheactualcircuittobecombinedwithapplicationinfraredautomatictapincludespowercircuit,firingcircuitandacceptingthedemodulatwdcontrollingfunctionsandeffectsof555chipandSFH506—38chipplayanimportantroleinthisthedesignment,wetryourbesttomakethecircuitseasyandgivefullplaytothedifferentfunctionsofgeneral-purposeintegratedcircuitsandapplication-specificintegratedcircuitsinordertogetthefulluseofthefunctionsofdesignmentisnotahighpaidone,butitisuseful.Notonlybringlifetoourgreatconvenience,butalsoprotectthepublichealth,topreventcross-transmissionofsomediseases.
Keywords:
phase-lockedloop；application-specificintegratedcircuits；general-purposeintegratedcircuits；LM567；NE555
1概述
课题的意义
随着电子技术、运算机技术、通信技术的迅速进展，锁相环技术的进展也愈来愈迅速，现在也在电子行业中占据了很重要的位置。
随着时期的进步，愈来愈多的电子产业朝着集成化，数字化的方向不断进展。
由于中国拥有庞大的电子产品消费能力，而且是世界最大的电子制造基地，毫无疑问的集成电路设计业在中国有良好的前景。
集成电路的特点是体积小、重量轻、工作靠得住性强、寿命长，目前，集成电路不仅在电子运算机、通信、航天等领域取得了专门大的进展和应用，而且早已进入家庭，如电视机、音响等各类电子电路中都取得了普遍的应用。
只要咱们继续进行技术创新和思路调整，咱们能够看到集成电路市场的潜力无穷，是值得咱们不断探索的。
锁相环是指一种电路或模块。
它用于在通信的接收机中，其作用是对接收到的信号进行处置，并从其中提取某个时钟的相位信息，或说对于接收到的信号仿造一个时钟信号使得这两个信号从某种角度来看是同步的（或说相干的），由于锁定情形下（即完成捕捉后）该仿造的时钟信号相对于接收到的信号中的时钟信号具有必然的相差，所以很形象地称其为锁相器
。
一般情形下这种锁相环的三个组成部份和相应的运作机理是：
鉴相器用于判断锁相器所输出的时钟信号和接收信号中的时钟的相差的幅度；可调相调频的时钟发生器用于按照鉴相器所输出的信号来适当的调节锁相器内部的时钟输出信号的频率或相位，使得锁相器完成上述的固定相差功能；环路滤波器则用于对鉴相器的输出信号进行滤波，大多数情形下是一个低通滤波器用于滤除由于数据的转变和其他不稳固因素对整个模块的影响。
锁相环路的进展历史
锁相环技术起源于二十世纪30年代，直至今日已经进展了近80年。
锁相环技术第一是由DeBellescize于1932年提出的锁相同步检波技术。
但第一次公开对锁相环路的描述，但并未引发普遍的重视。
一直到1947年，锁相环路第一次用于电视接收机水平和垂直扫描的同步。
从此，锁相环路开始取得了应用。
由于技术上的复杂性和较高的本钱，应用于锁相环路的领域主要在航天方面，包括轨道卫星的测速定轨和深空探测等，有时也用于性能要求较高的精密测量仪和通信设备上。
到了70年代，随着半导体技术和集成电路技术的进展，逐渐出现了集成的环路部件、通用单片集成锁相环路和多种专用集成锁相环路，至此，锁相环路成了一个本钱低、利用简便的多功能组件，为锁相环技术在更普遍的领域应用提供了条件。
而1970年4月24日我国利用PLL技术发射的第一颗人造卫星，不仅把"东方红"的乐曲传遍了全世界，也开始了锁相环技术的新时期。
PLL技术的进展现状及进展前景
锁相环技术的进展十分迅速，现在已经在很多领域都应用了锁相环路的理论，主要有调制解调、频率合成、电视机彩色副载波提取、无线通信等许多领域。
可用于电话中、SDH网络中、在汽车MP3无线发射器中、测量汽车转速都是十分典型的应用，比如说，在现在移动电话十分普遍的时期，锁相环技术也运用在其中，由于电话中所需的工作频点数量多、频点要求可变、频率高稳固度，所以锁相环技术在电话中的主要功能就是利用锁相环频率合成器产生电话中所需的高精度的频率。
固然，锁相环的许多优越性使得锁相环技术在很多咱们周围都可见到的物品中发挥其庞大的功效。
锁相环分为模拟锁相环和数字锁相环。
随着技术的不断进步，锁相环最常常利用的频率合成技术又有了新的进步，直接数字频率合成（DDS）是一种全数字化的频率合成器，有频率分辨率高，输出频点多，频率切换速度快，输出相位噪声低，全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻等诸多长处，此刻被各国普遍应用
。
现在，锁相环路理论与研究日臻完善，应用范围遍及整个电子技术领域，随着通信及电子系统的飞速进展，促使集成锁相环和数字锁相环突飞猛进，此刻品种齐全繁多，提高系统的工作稳固性和靠得住性和小型化，目前仍朝着集成化，数字化，多用化方向迅速进展。
2集成电路的介绍及应用
集成电路简介
集成电路（IntegratedCircuit，IC）是一种微型电子器件或部件。
采用必然的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一路，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，如此，整个电路的体积大大缩小，且引出线和焊接点的数量也大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高靠得住性方面迈进了一大步。
集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，靠得住性高，性能好等长处，同时本钱低，便于大规模生产。
它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、运算机等方面取得普遍的应用，同时在军事、通信、遥控等方面也取得普遍的应用。
用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳固工作时刻也可大大提高。
集成电路是在1947年由贝尔实验室肖克莱等人发明的晶体管，这是微电子技术进展中第一个里程碑。
而我国集成电路产业最先诞生于六十年代，共经历了三个进展阶段：
第一阶段是以运算机和军工配套为目标，以开发逻辑电路为主要产品，初步成立集成电路工业基础及相关设备、仪器、材料的配套条件；
第二阶段主要引进美国二手设备，改善集成电路装备水平，在“治散治乱”的同时，以消费类整机作为配套重点，较好地解决了彩电集成电路的国产化；
第三阶段是以908工程、909工程为重点，以CAD为冲破口，抓好科技攻关和北方科研开发基地的建设，为信息产业服务，集成电路行业取得了新的进展
。
此刻，中国集成电路产业已经取得了飞速进展。
中国集成电路产业成为全世界半导体产业关注的核心，中国集成电路市场维持着较大的增加率，凭借庞大的市场需求、较低的生产本钱、丰硕的人力资源，和经济的稳固进展和宽松的政策环境等众多优势条件，相信我国集成电路的进展前景将会十分美好。
集成电路的分类介绍
集成电路依照不同的分类方式能够分为很多类，依照其功能、结构的不同，能够分为模拟集成电路和数字集成电路两大类；按制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路；按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、、超大规模集成电路、特大规模集成电路和庞大规模集成电路。
固然还有许许多多的分类方式，下面咱们具体来研究依照顾用领域分为的专用集成电路和通用集成电路两大类。
专用集成电路的介绍
专用集成电路（ASIC——ApplicationSpecificIntegratedCircuit）是为特定用户或特定电子系统制作的适合于某一单一用途的集成电路。
数字集成电路的通用性和大量量生产，使电子产品本钱大幅度下降，推动了运算机通信和电子产品的普及，但同时也产生了通用与专用的矛盾，和系统设计与电路制作脱节的问题。
同时，随着集成电路规模的越来越大，组建系统时就越难以针对特殊要求加以改变。
为了解决这些问题，就出现了以用户参加设计为特征的专用集成电路，它能实现整机系统的优化设计，性能优越，保密性强。
专用集成电路更适用于军事应用，能有效地解决军用集成电路的高性能、小批量、高靠得住、快周期的矛盾。
此刻还普遍的用于PC机中，汽车控制系统中等等现代化生产生活中。
专用集成电路可分为高输入阻抗、低漂移、高精度、高速、宽带、低功耗、高压、大功率和程控型。
此刻大的集成电路生产厂都配有极强的运算机辅助电路设计能力，可按照用户的要求迅速设计制作专用集成电路，或同意用户的电路设计，乃至由用户直接设计工艺来制造知足用户需要的集成电路。
专用集成电路的普及给咱们的生产生活带来了专门大的便利，大大降低了生产中一些本钱的浪费，发挥出每一个集成电路的最大功效。
通用集成电路的介绍
通用集成电路与专用集成电路恰恰相反，它并非是依照某种需要所特意制定的集成电路，它是由生产商按照普遍的功能需求而制作出来的普通的集成电路，由利用者按照自己的需要加以利用。
而通用集成电路的特点也与专用集成电路相反，其特点是性能低、批量大、本钱也低，可是针对性不强，故此在许多高要求的领域发挥不了最大的效用，乃至会起到反作用，比如说军事、航空航天等就不适于运用通用集成电路。
而在现在的电子线路设计中，通用集成电路的应用也是十分普遍的。
集成电路的应用
TDA4605的应用
纵看现在的集成电路，多的不甚列举，每一个集成电路的功能也各不相同，比如说在电子小制作中常常利用的集成电路有74系列、40系列、还有LM系列等等，种类繁多，所以用什么芯片、发挥如何的功效就需要咱们按照电路的需要去选择。
就如飞利浦公司生产的TDA系列的集成电路一样，有效于控制开关、色彩、图画处置等多种功能，别离对应不同的型号。
在此，咱们仅用TDA4605这一集成电路作为代表介绍。
TDA4605是飞利浦公司生产的开关电源厚膜集成电路，普遍应用於大屏幕彩色电视机及彩色显示器上，用在开关电源中的脉冲宽度调制集成电路，它内含稳压取样处置、欠压保护、鼓励脉冲输出、软启动控制等电路
。
TDA4605共有8个引脚。
图2-1TDA4605引脚结构
TDA4605比较常常利用在长虹、康佳、飞利浦等知名品牌。
用于长虹CN-9 机芯开关电源，CN-9 机芯开关电源是在长虹CH-10 机芯开关电源的基础上，增加了以V80l 为核心组成的电子稳压电路和以N812 、VD
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