单片集成锁相环NE564在通信中的应用《1》Word文档格式.doc

1、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0.30.4V之间。鉴相器用双平衡

2、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

3、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512V，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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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D0D5由单片机（ P20P25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

10、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; DC RETRIEV-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 （ 020pF）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

11、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

12、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=200m

13、V, 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

14、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

15、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