PLL是英文Phase Lock Loop的缩写,中文名称为“锁相环”。
说到频率信号的产生我们知道有很多种方法,其中在固定形状和大小的石英晶体上加电压就可以产生一个非常稳定的频率信号,因此常常用于高精度仪器上作为基准频率使用,早期电脑主板上的外频通常是由石英晶体直接产生的,通过倍频或分频电路来获得不同频率的信号让主板各个电路协调工作,因此在Pentium时代之前的前辈们在给CPU超频时往往需要采用更换晶体的方式,费力而麻烦。

为了能够在很宽的范围内随意产生任何高精度的频率信号,PLL电路诞生了。PLL电路的工作原理比较简单,它由鉴相器、充电泵、环路滤波器和一个振荡器(VCO)构成。PLL电路刚接通电源时,VCO内部由变容二极管组成的RCL电路开始振荡而产生一个并不规范的频率,该频率经过分频电路降频后被送到鉴相器与石英晶体产生的基准频率进行相位的对比,发现VCO产生的频率偏离电路设定时就根据偏差的方向由充电泵产生一个矫正电压,该电压经过环路滤波器后送入VCO内的可变二极管上,随着可变二极管上工作电压的变化,其内部电容容量也会发生变化,VCO的振荡频率开始改变并趋近电路设定的频率,一旦两者频率信号的相位同步,鉴相器检测出来的相位误差就接近0,VCO内变容二极管两端的电压就固定不变,PLL电路就开始输出设定的频率信号并开始正常工作了。
由于PLL电路输出的时钟信号的频率可以在很大范围内变化,而且调整速度快,信号稳定,我们只要改变基准频率的大小或加入不同的修正电压就能随意的改变VCO输出的频率大小,也正是因为PLL电路灵活方便的特性,现在很多需要产生高质量频率信号的电路中都能见到PLL的身影。
三、CPU对主板PLL电路的控制
与前面所说的PLL工作原理相比,主板PLL电路要复杂的多,这主要是因为该电路要产生多组功能不同的时钟信号,而且还要实现与CPU、北桥芯片和BIOS之间相互控制的功能。
再回到本文开头关于CPU的叙述,由于不同型号的CPU有着不同的外频,因此主板在启动时首先就需要CPU告诉PLL电路按照多少的外频启动,这个功能由CPU的外频设定引脚BSEL(FSB_Sense)来实现,BSEL包括两组信号,通过二进制方式将外频设定信号传递给PLL电路,PLL电路根据事先做好的规定输出对应的外频,这样就实现了CPU对PLL电路的控制。
上表列举出Pentiun III、Celeron外频设定引脚不同定义下所对应的外频,早期用户为了将赛扬的外频从66MHz提升到100MHz(当时主板没有用户设定外频的功能)就采用过调整BSEL电位的方法,将CPU的BSEL0对应的B21脚用贴纸粘住而导致主板以为CPU送来的BSEL0信号是1而不是0,这样就送出100MHz的外频,超频得以实现。
为了进一步对外频进行控制,后来的主板在CPU外频设定引脚和PLL电路之间建立了一个转换电路,通过跳线设定的方式让PLL电路产生不同的外频,这种主板在使用时用户只要将跳线插上或取下就能将外频在66、100或133MHz之间切换。后来随着主板厂家对PLL电路的改造,新的PLL集成电路能够提供更多组的外频,用户简单到只要通过主板BIOS就能设定各种外频,但这种做法仍然无法满足DIY对高外频的渴求,因此就有玩家开发出外置的PLL电路模块并对主板进行改造以实现更高幅度的超频,而最近主板厂家已经完全默许了这种做法并主动提高了BIOS中外频设定的极限,采用新研发出来的PLL集成电路能在相当宽的范围内按逐兆增加的方式产生外频,主板关于频率设定方面的功能已经完全DIY化了。
四、主板PLL电路的其他功能
除了CPU外频,AGP和PCI总线的时钟信号也由PLL电路提供,不过此时只要简单的将外频进行不同倍数的分频就能获得。

为了达到这个目的还需要主板芯片组与BIOS进行配合,根据CPU外频分别送出包含了外频大小、AGP和PCI总线分频倍数等参数的识别码,由4位二进制的编码组成,当PLL电路收到这组识别码后根据内部的对应关系就能控制内部电路产生对应的外频,然后将外频送入两个分频器进行不同倍数的分频而获得AGP和PCI总线的时钟信号。以Pentium4为例,CPU送出了133MHz的外频识别码后,BIOS和主板芯片组向PLL电路输出识别码,PLL电路在产生133MHz外频的同时将该时钟信号送入4分频电路得到33MHz的PCI总线时钟信号,送入2分频电路而得到66MHz的AGP总线时钟信号。
早期主板上内存总线时钟信号也是由PLL电路通过转换而得到的,较新的主板中加入了内存异步功能则可以按照比例提高内存总线时钟频率的大小,但不再需要PLL电路帮忙。
前面已经谈到,较新的主板上已经实现了逐兆超频的功能,也就是PLL电路可以直接产生逐兆增加的外频,此时就需要在原来4位识别码的基础上再加入另外两位SSB信号并通过I2C总线与BIOS直接连接以便产生更宽的频率范围和更细的频率间隔。
从上面的介绍还能看出,一旦用户在BIOS中设定了非标准的外频,而AGP和PCI的分频数却不能随意改变,这样便导致各个总线时钟信号也同时偏离了标准值,以上面的例子来说,当用户设定外频为160MHz时,AGP总线频率竟然高达80MHz(2分频)而PCI也达到了40MHz(4分频),都明显超过了66和33MHz的标准频率,由于PCI上通常挂接了多种设备,有些硬件的接口电路不允许频率有太大的偏差,此时就会出现工作不正常的情况,超频中最容易碰到的诸如提高外频后板载软声卡不能工作、硬盘数据丢失或损坏、AGP显卡花屏等现象就是由于外频太高所致。
为了避免超频时出现上述问题,一些主板厂家选用了功能较强的PLL电路,并将AGP和PCI总线频率的产生方法完全转移到BIOS的控制下,此时即使外频不断改变也能让PLL集成电路输出固定频率的AGP和PCI总线信号,从而实现了AGP和PCI时钟频率的锁定功能,Realtek的RTM660-109R就是带有这种功能的PLL集成电路,该芯片还能实现Watch Dog功能,在CPU超频失败而导致死机时能够自动发出清零信号,重新按照CPU初始设定的外频启动,大大方便了用户的超频,因此在面向DIY的主板上应用十分广泛。
目前生产PLL芯片的有Integrated Circuit Systems(ICS)、Phaselink(PLL)、Cypress和Realtek等厂家,根据主板类型和功能形成了系列化的一套集成电路,我们拿起主板时可以在AGP插槽附近找到它们的身影,其身边还有一颗晶体振荡器
由此可见,控制主板的AGP和PCI总线频率并不十分困难,AGP和PCI的分频数也早就不再是不可改变的参数,只要主板厂家设计精巧,就能为用户提供多种多样、灵活方便的各种总线频率。
补:在最新的nForce2主板中,大家如果注意的话,在主板上似乎已经找不到PLL的身影了,相关资料显示它已经整合到了IGP/SPP当中,但并不是所有的nForce2主板都采用这种内置的PLL芯片,也有采用外置的PLL芯片的,想来外置的具有更灵活的操控性吧。
自制对讲机,要求发射频率大,距离远,附上电路图
模拟乘器应用实验五 振幅调制及混频器电路实验实验六 倍频电路实验 、实验目 ①习MC1496模拟乘器电路组及工作原理 ②习应用MC1496模拟乘器组高频功能电路培养设计、调试测量电路能力 二、MC1496模拟乘器集电路 ()MC1496内部电路图 图1-39所示MC1496内部电路及引脚图由两单差电路T1、T2、T5T3、T4、T6组合其脚8脚10u1输入端脚1脚4u2输入端脚6脚12差输端脚2脚3间接入反馈电阻Ry增u2态范围脚5接偏置电阻Rb提供偏置电流 (二)MC1496模拟乘器实验电路图1-40MC1496模拟乘器实验电路图其偏置电阻Rb=6.8k使Io=2mAR1R2别给T1、T2、T3、T4提供偏置两10k电阻与Rw构调零电路用于调节T5、T6平衡Ry=1k用于增u2态范围实验电路单端输采用部接入单调谐路作负载增强选频特性 三、实验原理()模拟乘器输电压与输入电压关系式 由于实验电路接入Ry且单端输设双调谐路通带内电压传输系数ABP则经带通滤波器输电压

要注意ABP与频率关量通带外认零即反映带通滤波作用 (二)振幅调制电路 振幅调制实验电路图1—41所示其u1输入载波振荡信号 uc=uocco s:t 由于带通滤波器频率实验电路固定值能进行微调故载波信号载波频率应取与带通滤波器频率相等u2输入端加入调制信号 uo=’+ 1.平衡调幅输 所谓平衡调幅指其输信号双边带调幅波其载波信号抑制实验应注意保证u2输入信号调制信号 un 含直流需要通RW 调节使脚1、4两端电位差零具体测量输入u1=uc、uo=0调节Rw用示波器观测输电压uouo变零.即表明脚1、4两端直流电位差零满足平衡调幅需要若输u2=un则双边带调幅波输 2.普通调幅输 普通调幅波除边频量外载波量输入u1=ucu2除凋制信号un外应该直流量通调节Rw使脚1、4两端直流电位差零相于输入电压u2直流电压加调制信号uo通乘器及带通滤波器输普通调幅波于模拟乘器调幅电路说载波信号uc输入信号振幅两种情况:—种u2振幅于26 mv另种情况uc振幅足够.认工作于关状态Ucm100mV 则经带通滤波输电压uo
(三)混频电路 混频实验电路连接图1-42所示其u1输入本机振荡信号uL =UImt 般说本振信号选取信号即U1m>=100mv关工作状态u2输入外输入信号us通混频器外输入信号信号调幅波、调频波或调相波便于观测本实验us采用信号普通调幅波由于本实验电路带通滤波器频率固定值能进行微调带通滤波器频率确定频率混频器频率fI若混频器选取频低频则选取输入信号us载波频率fs本振信号uL频率fL应该满足
反若混频器选取频高频输入信号us载波频率fs本振信号uL频率fL应满足
(四)倍频电路 二倍频实验电路连接图1-43所示其输入信号ui通耦合电容加u1u2输入端般说模拟乘器构倍频器其输入信号采用信号输入由于实验板带通滤波器频率固定值能微调故做倍频器实验输入信号ui频率fi应带通滤波器频率1/2 四、实验内容 ()振幅调制电路实验 ①根据提供模拟乘器实验电路板设计用模拟乘器构普通调幅波调幅电路双边带调幅电路提完述实验必要条件 ②掌握模拟乘器组调幅电路基本原理熟习实验电路板组及具体电路并完静态态调整与测量 ③提完调幅电路实验测试及必备仪器 ④测试并析实验结 (二)混频器实验 ①根据实验电路板设计用模拟乘器构混频电路提完混频实验必要条件 ②掌握混频电路基本原理及用乘器组混频电路实质、特征并完静态态调整与测量 ③混频器各种干扰进行实验与析 ④提完混频电路实验测试及必备仪器 ⑤完测试并析实验结 (三)倍频电路实验 ①根据实验电路板设计用模拟乘器构二倍频电路提完倍频实验必要条件 ②掌握倍频电路基本原理及用乘器实现倍频实质、特征并完静态态调整与测量 ①提完倍频电路实验测试及必备仪器 ④完测试并析实验结
F30-—5型无线对讲机是继F30-2、F30-3型之后推出的一种适于民用的通信设备,该机内部采用金属框架,外配塑料机壳,具有外 形美观、使用方便、通信距离比较远、价格低廉等优点,与F30—2 和F30-3型机相比,F30—5型整机性能有较大提高。 一般来说,提高对讲机的接收 灵敏度和发射功率都能有效地增加通信距离,且提高前者更为显著。 本机接收部分采用了调频接收专用集成电路MC336l做中放.用场效应管K122作高放,超外差二次变频,接收灵敏度可达0.2uV,因此,通信距离比较远。发射部分也采用了调频发射专用集成电路MC2833做前级振荡,C2078做末级功率放大,从而使发射机的调试更加简单,适合广大无线电爱好者自行组装、调试。附图为该机的电 原理图。 一、 主要技术性能指标: 工作方式:调频单工 工作电流:发射≤lA; 接收: 静噪≤20mA; 非静噪≤120mA 工作电压:外接电源 DC7—13.5V; 或 5号充电电池8节 发射功率: 3一5W 调制方式:调频 最大频偏:土 5kHz 接收灵敏度:0.2uV 静噪灵敏度:≤0.2vV 音频功率:≥300mW 天线形式:1.2米拉杆天线或橡胶天线 工作频率:36.100MHz 外形尺寸:145*50*35mm 二、 工作原理: 1、接收部分: 由天线接收到的信号经过 L10、L11、C30、C31 等组成的低通滤波器后,经C35、 L12送入场效应管T4的第一栅进行高放,第二栅接固定偏置,D3、 D4是输入保护二极管。放大后的 信号由C41送入场效应管T5第一栅。 同时,由T7、JT5、C72等组成第一 本振,再由C70、L16三倍频后,经 R21送入T5第二栅,由T5将前级信 号与本振信号进行混频放大,输出的信号经C42、L14选出10.7MHz第一中频信号,再经陶瓷滤波器JT2进一步选频,之后由R23送人T6进行一次中频放大,再经C47将信号送入IC2 16脚。由于高放输入与输出采用了双 调谐回路,所以可以满足通频带宽和选择性的要求。IC2内部由振荡器、混频器、限幅放大器、鉴频器及有源 滤波器、静噪触发电路等组成。第二 本振信号由IC2 1、2脚及外围JT3、 C58、R34组成,该本振频率与16脚 输入信号经IC2内部混频后,由3脚输出,由陶瓷滤波器JT4选出455kHz 的第二中频信号,再进入IC2的5脚 做第二中频放大。放大限幅后进行正交鉴频,8脚外接移相线圈网络,鉴频后的音频信号由9脚输出。 为了使调频接收机在没有收到信号时消除背景噪音,就有必要设制一套静噪电路,从而使接收机在等待状 态下,不发出令人讨厌的“哗哗” 声。另外,静噪电路的设制又可以达到省电的目的,它对在移动状态下使用电池作电源的用户更有意义。 本机的静噪控制原理是通过检测 20kHz频率以上的噪音大小来判断是 否收到信号,具体过程是:由IC2 9脚输出的音频信号分为两路,一路经R32、C57、W2送入低放集成块LM386做功率放大,推动喇叭发出 声音;另—路由C53、Wl、C51等送 入IC2内部有源滤波器滤波,从11脚 输出,再由D8、D9检波后, 经 C48、R30滤波后获得了一个直流电 压。该电压通过12脚送人IC2内部静 噪触发电路,通过14脚输出电平高与低来控制IC3的2脚电位,从而控制IC3的输出与否,最终达到了静噪的 目的。W1用来调整静噪的深度,一 般调到刚好静噪的位置上为最佳。 2、发射部分:IC1是摩托罗拉公司开发的窄频带调频发射专用集成电路。内部包括振荡器、调制器、缓冲器及两只独立的高频三极管。由驻极话筒输出的信号经R9、C14送入ICl的5脚,在其内部放大器放大后送调制器调制。由ICl1、16脚及外围元件JTl、C4组成振荡器。由于振荡器在1脚输出的调制电压作用下,使振荡器的振荡频率在其中心频率附近变动,从而达到了频率调制的目的。调制后的信号经过缓冲器从14脚输出,再经集成电路内部的Q1进行放大,由11脚输出,再经C10、L2选出三倍频后送入T1进行放大。由C20送入T2进行推动放大,由T2输出的信号通过C24、L6送人T3作功率放大。由于T2、T3工作在丙类状态,二次谐波很高,所以要用LC回路选出基波成份。在推动电路中,由C25、L6、C26选频,在功放电路中,由L9、C28组成串联谐振电路,由L10、L11、C29、C30、C31组成低通虑波器对输出的高频信号进行选频和阻抗变换,最后通过天线TX发射出去。三、元器件的选择:1、晶振的选取:假设发射频率定为36.100MHz,由于本电路发射机采用的是三倍频的频率,因此,前级振荡电路中的JTl的标称值应为36.100÷3=12.0333MHz。在接收机中,第一本振频率应为所接收到的信号频率再加上第一中频频率,即36.100+10.7=46.800MHz。由于第一本振电路也采用三倍频电路,因此,JT5的标称值应为46.800÷3=15.600MHz。接收机第二中频为455kHz,所以,JT3的标称值为10.7一0.455=10.245MH2。 对于其它频点也可按此法计算。2、其它元器件的选择:T4、T5为K122场效应管。T1、T6、T7可选用C9018,T2为D467,T3选用C2078,各三极管管脚排列顺序不尽相同。D1、D5均为5V左右的稳压管。L3、L5、L7为12uH的电感,也可在大于100K/1W的电阻上,用0.1mm漆包线绕100匝代之。L2、L16可用10LV315线圈代。L4、L6、L8、L9、L10、L11均用0.51mm漆包线在4mm的圆棒上分别绕8T、9T、8T、12T、7T、8T。JT2为10.7MH2滤波器。JT4采用455kHZ五端陶瓷滤波器。D2为红色发光二极管做发射工作指示,D6为绿色发光二极管做接收工作指示;W2为带开关的电位器,W1为不带开关的电位器。其余电阻、电容尽量选择小体积的。四、制作和调试方法由于对讲机的工作条件相对较差,为确保机器可靠工作,在焊接元件之前,元件引脚均应先上锡,焊接时,引脚也要尽可能的短,以防止杂散电容的分布,避免不必要的耦合。W1、W2的连接是用焊接线从印板的相应元件上引出,引线走印板的插元件面,不要走覆铜面。电位器,天线插座安装在上盖上,注意一定要紧固,防止松动。印板与金属屏蔽框之间也要用焊锡焊牢。 将所有元件焊好,仔细检查无误后即可通电调试。在业余条件下,可按以下方法调试,最好能有一台频率计来配合,这样比较方便一些。 1、 发射机的调试:由于发射机采用了集成电路,各阻容、电感元件参数选择比较准确,一般无需过多调试即可工作。调试时,可先将数字频率计接在ICl 11脚上,频率应为JTl的标称值,如有误差,可调整C5进行校准,如仍不能校准,可适当增加或减少C4容量,再调C5,直至频率符合要求。接着,再测T1c极频率,此点频率应为3倍JTl的频率,如不符,可适当调节L2中的磁芯。之后,可用O.01u高频瓷片电容与一只12V0.3A小灯泡串联接在天线插口上,发射机正常工作时,小灯泡应发出较亮的光,如较暗,可分别细调(拨动)L2、L4,L6、L9、L10、L11,其中L9和C28组成串联谐振电路,拨动L9的匝距对发射机的输出功率有较大影响,应仔细调节。小灯泡亮度正常之后可将其拆除,然后插上天线,将频率计的探测引线垂直放置,此时,频率计的示值应仍为3倍的JTl的值。如若不符,则需重新调节L2、L4、L6、L9、L10、L11直至符合要求。2、 接收机的调试:可利用已调好的发射机做信号源来调整接收机。此时,可将发射机的电源降至6V左右,不接天线,这样可以减少发射信号强度,便于调整接收机。先将频率计接在R21与L16的公共端上,此点频率应为JT5的3倍频率,如不符可调整L16中的磁芯。如略有偏差可调整C74。再测IC2 1脚频率应为10.245MHz。之后将静噪电位器W1旋置最浅位置,即不静噪,此时,喇叭将发出调频接收机固有的“哗哗”声,打开已调好的另一发射机(信号源)并送话,将接收机与发射机拉开约2—3米,不接天线,按照从后往前的顺序,分别调整L15、L14、L13、L12,使喇叭发出宏亮、清晰的声音,再将接收机插上天线,拉大距离微调L15一L12,直至距离最远、声音最清晰为止。最后再检查一下静噪功能是否正常,然后将甲、乙两机对调,再按上述方法调整,即可全部调试完毕。 在调试和使用对讲机过程中,如出现故障,不能正常工作,则应先检查电源电压是否正常,元件有无焊错或损坏,各跳线是否联接可靠,如无问题,可先用万用表对各三极管、集成电路的电压进行检测,看有无异常。如有异常,则应检查故障原因,寻找故障元件。如各点电压正常,则可按已述调试方法,重新调试。下面就试举几例说明维修过程。 1、 发射机无功率输出。遇此故障可在电源回路上串接一块电流表,观察总电流,在电源电压为 9.6V时,总电流应在800—900mA左右,如明显偏高,则说明有短路处,应先予以排除。当T3工作不正常时,电流将大幅下降,约80一100mA,以此可判断故障是在功放级之前还是之后。本例故障中总电流正常,说明T3及T3以前各级工作基本正常,故障很可能在T3至天线插口之间的通路上。经仔细检查,果然发现L9一端已断裂,从而使发射信号不能送至天线,导致无信号输出。究其原因是由于在调试时反复拨动L9,致使L9引脚弯折次数过多而断裂,重新焊好L9并做适当调整后,故障排除。 2、 故障现象同上。测回路总电流只有 30mA,明显偏低,可见最起码是T3未工作。用频率计测量IC1 11脚,频率正常,再测TI的c极,频率为36.100MHz,正常。再测T2的c极时,频率值变化较大,显然不正常,再用万用表测T2的b极电压,为0V,与正常值不符,随即更换一只D467后,故障排除。另外,C20开路时也会引起此故障。 3、 接收机静噪失控。不论静噪电位器 W1旋置何处,均不能静噪,喇叭中始终有“哗哗”声。查阅IC2的内部框图可知,11一14脚为静噪控制端,D8、D9、C48分别起检波和滤波作用,其工作状态好坏直接影响静噪电路,应重点检查。经查C48已呈低阻状态,其电阻正反向均只有十几欧,更换C48后故障排除。假设C48、D8、D9工作正常,则可一边调节W1一边用万用表检测IC211一14脚,看电压有无突变。如没有变化,则可考虑更换IC2一试。 4、 接收机收不到对方信号,但有正常的“哗哗”声,也可静噪。出现这种现象一般是 T6及T6以前的高放、混频部分出了故障,信号通路被阻断,可利用自制的信号寻迹器来检测,将信号按照从后往前的顺序分别注入T6的b极,T5第一栅及T4第一栅,看喇叭是否发声。本例中,从T6、T5注入信号,喇叭均发声,而从T4注入信号时则无声,再从L13与C41公共端注入信号,仍无声,可见,C41有故障,焊下后测量,已开路,更换一只后,试机已可以正常接收信号了。 5、 通信距离近。这是此类型对讲机中最常见的一种故障,检修起来也比较繁琐,接收机和发射机的某一部分工作不正常均能引起此故障,此时,应先判断是发射机的故障还是接收机的故障,可先测量发射机的总电流、频率是否正常,有无功率输出,确认发射机无故障后,再着手检查接收机。先用万用表测量各点电压看是否正常,之后,再用频率计测量 IC2 1脚、L16与R21公共端的频率,看是否符合要求,本例中,L16与R21公共端的频率不对,再测T7的c极频率,此点未经3倍频,正常值应为15.600MHz,而实际值在几十MHz内无规则变化,试调节L16无效。再用万用表复测T7各脚电压,正常。随即仔细查看有关元件,发现L16屏蔽罩松动,C70引脚过长,且已弯曲,两极轻微相碰。将C70焊下,剪短引脚,重新焊好,并焊牢L16屏蔽罩,通电开机,再调L16,本振频率已符合要求。经实际拉距测试,已恢复原先通讯距离。由于电路板上元件排列很紧凑,易发生引脚相碰从而引发故障,因此在组装、调试、维修时,应注意避免引脚相碰。 在实际检修中,还发现拉杆天线内部的加感线圈经常与天线插头内的插针脱焊断开,使天线未起作用,从而引发通讯距离近的故障。分析其原因主要是由于天线采用Q9型插头、插座,在反复装、拆过程中,均需转动插头外圈,使之能与插座的内槽吻合。而同时,插头内插针也随之产生扭矩,产生松扣现象,使焊在插针上的加感线圈引脚被拉断。检修时,可将插针连同加感线圈一同取出,重新拧紧,焊好加感线圈.再在易松扣的位置上点一点儿502胶水,晾干后重新装回。插座亦做相应处理。经过这样处理后,就不会再发生此类故障了。


