CX7925頻率合成鎖相集成電路的原理及應用

關(guān)鍵詞：CX7925；鎖相環(huán)；壓控振蕩器

１ CX7925的主要特點(diǎn)

頻率合成技術(shù)是通訊系統中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它通常利用晶體組成標準頻率源，然后通過(guò)合成的方法產(chǎn)生所需的頻率信號，這些信號與標準頻率源之間具有相同的頻率穩定度和精確度。使用該技術(shù)構成的電路稱(chēng)為頻率合成器。目前廣泛采用的是數字式頻率合成器，它們一般由晶體振蕩器、分頻器、鑒相器、濾波器和壓控振蕩器（ＶＣＯ）等組成，它將晶體振蕩器輸出的頻率信號分頻得到標準頻率信號，然后與壓控振蕩器（ＶＣＯ）輸出的頻率信號在鑒相器中進(jìn)行相位比較并產(chǎn)生環(huán)路鎖定控制電壓，該電壓通過(guò)濾波器加到壓控振蕩器（ＶＣＯ）上，便可對壓控振蕩器輸出的信號進(jìn)行控制和校正，直到環(huán)路被鎖定為止。

ＣＸ７９２５是Ｓｏｎｙ公司推出的一種具有串行數據輸入、鎖相環(huán)頻率合成和可編程分頻的集成電路。該電路的主要特點(diǎn)如下：

●可用于調幅波、調頻波、電視廣播及其它無(wú)線(xiàn)電波的數字調諧。

●采用高速Ｎ溝道絕緣柵ＭＯＳ技術(shù)。

●最高工作頻率：ＣＸ７９２５Ｂ為３００ＭＨｚ；ＣＸ７９２５Ｂ－１為３５０ＭＨｚ。

●可編程分頻系數為２９２～１５１。參考頻率分頻系數為２～１６３９３；可將４ＭＨｚ晶振頻率分頻為２ＭＨｚ～２４４Ｈｚ。

●高頻鑒相器具有高的信噪比（Ｓ／Ｎ）。

●端口ＡＭＩ、ＦＭＩ、ＴＶＩ可以在各自頻帶范圍內輸入高頻信號。

●功耗僅１２０ｍＷ。

●供電電壓ＶＤＤ ：－０．５Ｖ～＋７Ｖ；

●引腳輸入電壓Ｖｉｎ：－１Ｖ～＋７Ｖ。

２　引腳功能

ＣＸ７９２５采用１４腳ＳＯ１４表貼封裝，其引腳排列如圖１所示，各引腳功能如表１所列。

表1 CX7925引腳功能描述

３ ＣＸ７９２５的結構原理

ＣＸ７９２５內部主要由參考分頻器、移位寄存器、鎖存器、Ｎ分頻計數器以及鑒相器等部分組成。其內部簡(jiǎn)化框圖如圖２所示。

ＣＸ７９２５作為一個(gè)可編程的頻率合成器，它可在應用中提供兩個(gè)可編程對外輸出控制口、三個(gè)控制輸入端ＣＬＫ、 ＬＡＴ、ＩＮ以及兩個(gè)控制輸出口Ａ０和Ｂ０。ＣＸ７９２５共有數據輸入方式（ＤＡＴＡ ＩＮＰＵＴ）、上／下方式（ＵＰ／ＤＯＷＮ）和數據檢測方式（ＤＡＴＡ ＤＥ-ＴＥＣＴ）三種控制功能。

（１）數據輸入方式（ＤＡＴＡ ＩＮＰＵＴ）

在該方式中，可對ＣＸ７９２５的所有初始電平（共４０位數據，２０位為一組）進(jìn)行設置。同時(shí)可由移位寄存器在ＣＬＫ時(shí)鐘信號的上升沿接收數據。其數據輸入時(shí)序如圖３所示。

（２）上／下方式（ＵＰ／ＤＯＷＮ）

此方式主要用于ＡＦＴ（自動(dòng)頻率調諧、頻率掃描電臺搜索）功能。當ＣＬＫ端為低電平時(shí)，ＬＡＴ端由低電平變?yōu)楦唠娖?，此時(shí)ＵＰ／ＤＯＷＮ計數器中的內容會(huì )隨ＤＩＮ電平的高低而加１或減１，從而改變鎖定頻率。重復這個(gè)過(guò)程可以實(shí)現頻率掃描的控制。圖４是其時(shí)序圖。

（３）數據檢測方式（ＤＡＴＡ ＤＥＴＥＣＴ）

該方式常用于檢測控制器的數據是否正確。ＣＸ７９２５在使用中，參考分頻器以及其它控制端數據組均以２０位數據為預置數據。格式為：

Ｒ０ Ｒ１ Ｒ２ Ｒ３ Ｒ４ Ｒ５ Ｒ６ Ｒ７ Ｒ７ Ｒ９ Ｒ１０ Ｒ１１ Ｒ１２ Ｒ１３ Ｐ１１ Ｐ１２ Ａ Ｂ Ｔ１ Ｃ

其中Ｒ０～Ｒ１３為基準分頻數分頻值的二進(jìn)制數值，具有最低有效值。實(shí)際分頻數為輸入數據加２；Ｐ１１和Ｐ１２是高頻信號輸入選擇端。具體選擇方式如表２所列。

表2 高頻信號輸入端口選擇

表3 A、B控制的分頻比

Ａ、Ｂ、Ｔ１為低電平時(shí)，Ａ０和Ｂ０端相應輸出Ａ、 Ｂ的值，以用來(lái)控制外接分頻器的分頻比。具體如表３所列。

當Ｔ１為高電平時(shí)，Ａ０引腳可輸出鑒相器的當前狀態(tài)(鎖定／失鎖)。Ａ０端為０時(shí)，表示鎖定；為１時(shí)表示失鎖。此外，這個(gè)信號還可用作靜噪信號。Ｂ０端作為數據檢測方式的數據輸出口，它可在ＣＬＫ端輸入時(shí)鐘信號的作用下，使移位寄存器內的數據連續輸出。

對輸入的高頻信號可進(jìn)行如下分頻操作，數據組同樣也是２０位。格式為：

Ｎ０ Ｎ１ Ｎ２ Ｎ３ Ｎ４ Ｎ５ Ｎ６ Ｎ７ Ｎ８ Ｎ９ Ｎ１０ Ｎ１１ Ｎ１２ Ｎ１３ Ｎ１４ Ｎ１５ Ｎ１６ Ｎ１７ Ｔ２ Ｃ

其中Ｎ０～Ｎ１７用于確定可編程分頻器的分頻數Ｎ，實(shí)際分頻數如表４所列。

表4 高頻信號的分頻操作

表5 A0和B0口的狀態(tài)

Ｔ２主要被用于測試模式的選擇，使用時(shí)通常將其設置為低電平。

檢測分頻器數據（參考分頻器）和可編程高頻分頻器時(shí)，可將Ｔ２、Ｔ１置于高電平，并將Ａ、Ｂ置于低電平，這時(shí)Ａ０和Ｂ０將分別輸出參考分頻器和高頻分頻器的分頻數。表５給出了Ａ０和Ｂ０端的具體狀態(tài)。

３　典型應用電路

圖５所示是用ＣＸ７９２５組成的單片頻率合成鎖相環(huán)電路。

圖中，引腳５、６外接的晶體振蕩器用來(lái)產(chǎn)生３．９７５ＭＨｚ的基準信號，ＣＸ７９２５根據ＭＣＵ傳送過(guò)來(lái)的分頻信號對引腳１１的輸入信號進(jìn)行分頻，接著(zhù)再與３．９７５ＭＨｚ基準信號分頻得到的２５ｋＨｚ參考信號進(jìn)行鑒相操作。若兩個(gè)信號同相，則ＣＸ７９２５的引腳７為高阻狀態(tài)；若引腳１１輸入信號的相位超前２５ｋＨｚ參考基準信號，則引腳７輸出高電平，反之輸出低電平。之后，鑒相輸出信號再經(jīng)電平轉換電路進(jìn)行電平轉換和濾波得到一直流電壓，即壓控振蕩器的控制電壓（ＶＣＯ）。該電壓可以控制調節壓控振蕩器的工作頻率，使之與基準參考信號同相，從而保持與基準信號同樣的精度。改變輸入信號的分頻比，壓控振蕩器工作頻率也將隨之改變，這樣，該電路將成為一個(gè)受ＭＣＵ輸出分頻比控制的壓控振蕩器（ＶＣＯ）。

引腳８為鎖定檢測信號，當參考信號與引腳１１輸入的主信號同相時(shí)，８腳輸出低電平，反之輸出高電平。因此，通過(guò)檢測該引腳的狀態(tài)可以判斷鎖相環(huán)是否鎖定。

引腳２、３、４分別是串行時(shí)鐘信號、鎖存信號及串行數據輸入端口，ＣＸ７９２５利用這三個(gè)引腳接收微控制器送來(lái)的分頻指令信號進(jìn)行工作。

４　結束語(yǔ)

文中介紹的基于ＣＸ７９２５的單片頻率合成鎖相環(huán)電路已成功應用于某航空電臺的二次檢測設備中。經(jīng)一段時(shí)間使用表明，該電路工作穩定、可靠，能滿(mǎn)足設計要求。