单片集成锁相环NE564在通信中的应用《1》.doc

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NE564在无线通信中的应用

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NE564在通信中的应用无线通信应用

摘要：

NE564是多功能单片集成锁相环路，本文介绍其在通信中的应用。

关键词：

Proteus，锁相频率合成FM调制和解调，无线电遥控;单片机;NE564;FSK;PT2262;PT2272。

一，相关芯片的介绍

NE564：

NE564是一款工作频率高达50MHz的通用高频锁相环路，主要由限幅器、鉴相器（PD）、压控振荡器（VCO）、放大器（AMP）、直流恢复电路、施密特触发器组成。

NE564在通信领域的应用极为广泛，可用作高速调制解调器、数字频移键控（FSK）信号收发器、频率合成器、信号发生器、卫星电视系统等。

限幅器采用差动电路，有很好的高频性能，在输入幅度不同的条件下，能产生恒定幅度的输出电压。

作为PD的输入信号，其限幅电平在0.3~0.4V之间。

鉴相器用双平衡模拟乘法器。

鉴相器增益与2脚注入电流有关，调节2脚的电压即可控制。

压控振荡器（VCO）是改进型射极耦合多谐振荡器，固有振荡频率与接在12、13端的定时电容有关：

（1）

式中是内部设定的。

外接定时电容可根据振荡频率来确定：

（2）

VCO有TTL电平和ECL电平兼容的输入输出电路。

TTL电平有9端输出。

ECL电平由11端输出，它单独由10端供电。

特别要强调的是，在内部电路中，端脚9是晶体管集电极的开路端，端脚11是另一晶体管发射极的开路端，使用中需将9端通过一电阻接到电源EC，9端才能输出，将11端通过一电阻接地，端才有输出。

将端与端用一电阻连接起来，端才能输出电平，端才能输出电平。

有些文章介绍的应用电路实际不能工作，问题往往出在这里。

放大器由差分对组成，它将来自PD的差模信号放大后，单端输出作为施密特触发器和直流恢复电路的输入信号。

施密特触发器和直流恢复电路共同构成。

FSK信号解调时的检波后处理电路。

适当选择直流恢夏电路14端的外接电容作低通滤波，产生一个稳定的直流参考电压作为施密特触发器的输入，控制触发器的上下翻转电平，这两电平之差由15端调节，以得到较理想的FSK信号的解调输出。

NE564的最高工作频率可达50MHz，最大频率锁定范围为为。

输入阻抗大于50，电源电压5~12V，由1端供给除VCO外的全部用电，典型工作电流60mA。

NE564的封装图如图

NE564采用双极性工艺，限幅器可以抑制FM和2FSK信号的寄生调幅；相位比较器内部含有限幅放大器，以提高对AM调幅信号的抗干扰能力；采用5v单电源供电，4，5脚可以接电容组成低通滤波，也可以接电阻调整环路增益以及微调中心频率fv，改变2脚的输入电流可改变环路增益，因此经常在2脚接滑动变阻器用于调节增益；压控振荡器VCO的内部接有固定电阻R,只需外接一个定时电容就可以产生振荡，在12，13脚之间接入电容就可以震荡，震荡信号由9，11号脚输出，震荡频率计算公式为fv=1/（2200*C）,电容单位pf；由施密特触发器和直流恢复电路组成的后置鉴相器在2FSK解调时进行检波后处理。

直流恢复电路提供解调FSK信号时的补偿直流电平及用作线性解调FM信号的后置鉴相滤波器。

PT2272解码芯片。

PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。

M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。

后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4），对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时（PT2272-M6），对应的地址编码应该是6位。

各管脚说明如下所示：

PT2262编码芯片：

编码芯片PT2262发出的编码信号由：

地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。

当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全受控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100％的调幅。

各管脚说明如下所示：

二：

设计方案论证

（一）控制方式的选择

单片机控制系统以键盘输入命令,使用80c51单片机对控制对象编码和解码,控制信号经调制与放大,通过天线发射和接收,解调后就可以对目标进行全面而且细节性的控制,如可以对每一个L的亮度和闪烁控制,也可以完成发挥部分的功能,实现数码管显示数字功能。

80C51CPU和PT2262使用5V供电,而且功耗低,因此可以使用在发射机上,适合干电池供电。

若使用PT2262将并行数据转化为串行数据发送,则必须在接收机上使用PT2272将串行数据转化为并行数据,因此整个控制系统的成本有所增加。

但介于我们对PT2262与PT2272比较熟悉,故这一方案也是可取的。

调制与解调都使用NE564芯片,能有效地提高调制与解调性能,通信距离安理论来说是可行的,而且因外接电路较少,故性能会比较稳定。

（二）调制解制方案的选择

对于数字信号,AM调制后,包络解波会出现严重失真,故一般不会采用该方法。

FM调制效果远比AM效果好,而且FSK解调灵敏,失真小,特别使用了NE564的专用FSK解调电路后,通信距离有望较大的增加,而且电路相当简单,不需要振荡电路。

PM调制与解调方法比较复杂,而且在这方面的经验不足,故我们选用FM/FSK这一种比较熟悉的方案。

三，电路设计与理论计算

（一）编码电路

PT2262的控制信D0~D5由单片机（P20~P25即下图中的编码器）预置,其他地址编码管脚可置为1,因此要进行解码是PT2272的是哟有地址管脚都置高位，否则不能解码。

在发送电路中，根据单片机的P1管脚确定PT2262的编码，P1每执行一次扫描后将端口置位，以便下次能检验按键。

当有按键按下时，该管角电平被拉低，单片机检测相应的管脚拉低,在p2管脚给出PT2262的编码，编码由OUT端输出，送入FM调制电路。

FM调制电路

NE564是高频模拟锁相环,可以用于FM的调制电路与FM解调电路。

12

与13脚之间的电容控制VCO的频率。

2接直流电控制环路增益;DCRETRIEV-

ER提供解调FSK信号时的补偿直流电平及用作线性解调FM信号的后置鉴相滤

波器。

VCO的频率fv与电容Ct之间的关系为:

Ct=1/2200fv

本系统中fv=9.5MHz,故Ct=47.85pF,使用一个33pF和一个可变电容（0—

20pF）并联。

调制信号从6号脚输入,经过PC后直接控制压控振荡器的输出频率,因此,9脚输出FM调频信号。

这时相位比较器的输出端不再接滤波电容,而是接电位器,用于调整环路增益和微调fv。

R2用于控制PC环路增益。

通过实验发现,该调制电路的比例常数Ka比较大,采用宽带调制后,解调输出信号信噪比很大,而且有用信号发生了重叠现象。

而采用窄带调制方法后（即通过电位器把调制信号分压使其达到一定小的值）,解调后的信号信噪比大,失真小,能正确地接收码字。

将上述编码电路的输出端接入FM调频电路的输入端就可实现PT2262编码的调制，调制信号接入到功放电路中就可以进行无线发射。

（三）功率放大器与发射

电路如图所示。

功放管为2SC1970,采用感性负载,输出幅度较大。

丙类功放的基极电压-由于发送的距离和输出功率成正比，故发送电路供电电压提高到9V,已调信号从IN端进入，经过BG1的放大后，通过C2传输到发送电路，通过天线发送！

其中的L1，C4;L2，C8，都是LC选频网络，电阻为三极管提供静态工作点，大电容为隔直电容，小电容为通交电容。

（四）接收部分

1、下图所示:

调谐与放大电路天线上感应到众多频率成分,通过L1与C1组成的关联谐振回路,选择出中心频率为Wc的FM调频信号。

然后耦合到三极管Q2进行小信号放大，输出端到FM解调器的输入端对编码信号解调，L3，C3也是选频负载，其他电阻为三极管Q2提供静态工作点。

2、FM解调电路

天线上接收到信号并经选频放大后,经FM解调,获得脉冲调制信号。

其电路

如下所示。

输入Vi>=200mV,中心频率为f0=9.5MHz,调制信号从AN0口输出,振荡信号从VCO输出。

其中Ct的取值同FM调制电路的设计一样。

R1与C2构成差分放大器A1的输入偏置滤波器,可滤除FM信号中的杂波。

R2提供直流电流I2,控制增益和压控振荡器的锁定范围。

在数字通信中，数据信号或数字化的模拟信号，广泛采用频移键控（FSK）方式传输，以得到较好的传输性能。

接收端可采用各种不同方法解调FSK信号，而用锁相环解调FSK信号是一种性能较好的解调方法。

集成锁相环NE564因为内部有电压比较器，并且有与TTL电平相匹配的输入输出端，因而特别适于解调FSK信号。

它可以解调数据率高达1兆波特的FSK信号。

图示是一个频率为10.8MHz、频偏为1MHz的FSK信号解调器。

电路中的VCO定时电容Ct=C5+C6，可取58pf。

调整微调电容C6，可使锁相环始终跟踪并锁定在FSK信号的两个不同频率上，在环路滤波器输出端可得解调出的数据信号，该信号在NE564内部，经放大和检波后的处理，在16端可得到较为理想的TTL电平的矩形波输出。

16脚在内部是集电极开路端，使用时需外接负载电阻到电源，如图中的R5。

检波后处理电路由直流恢复电路和施密特触发器组成。

适当选择直恢复电路14端脚的外接电容C7，作低通滤波，可为施密特触发器提供一个稳定的直流参考电压，以控制触发器的上下翻转电平，这两电平间的距离可从15端在外部调节，以得到较为理想的数字信号输出。

3.波形整形

放大与整形电路解调后得到的脉冲信号有失真,为了能使PT2272正确识别方波信号,需要对此信号放大和整形,得到标准的脉冲信号。

鉴于出来的解调信号较好,故我们并未采用放大整形电路。

它是一个简单的跟随器。

（五）PT2272解码电路

解码器的输入由14管脚进入，其中输入流来自电压跟随器.D0----D5接单片机以完成相关的控制操作！

R7电阻保持和PT2262一致，以便在同频下解码，地址线A0---A7接法也和PT2262一致，不同不能解码。

单片机发射控制电路：

使用说明：

遥控发射需要2个步骤，

第一步：

按下需要发光的灯泡按钮（1号——7号灯）。

第二步：

选折灯泡亮度

（1号最亮——