本文给出了快速响应FSK控制环路模拟前端的详细设计方案。用两片MAX176 ADC分别量化两个输入通道并控制FSK调制器的PLL。这一独特、简单的结构将电路尺寸和环路延迟时间降至最小,从而得到一个简单的FSK调制器。文中介绍了部份经过测试的基本控制回路。
控制回路基础
FSK控制回路的模拟前端包括三个主要部件:ADC、锁相环(PLL)、压控振荡器(VCO) (图1)。ADC对输入信号进行数字化处理并控制PLL。PLL锁定频率并稳定VCO ,VCO针对给定电压输出一个特定频率。总而言之,这些电路将某一模拟电压转换成一个调制频率。FSK是一种结构简单且响应速度快的调制方案。
原理图设计及器件选型
图2为模拟前端的结构框图和主要组件,该设计中的ADC有两个功能:数字化输入信号、利用ADC输出控制PLL。这种方法可减少元器件数目,缩小环路延迟时间,从而简化设计。这里,输入信号通过两个12 位ADC MAX176进行数字化处理。
使用ADC控制PLL时需要正确选择PLL,并不是所有PLL都适合该设计。这里选用Motorola的MC145151 PLL,因为该器件允许以并行方式装载控制数据。MC145151也工作在设计频率范围内:12.0MHz至12.5MHz。选择1MHz晶振用于MC145151 PLL,divide-by-R配置为000 (divide-by-8)。得到的PLL步长是125kHz (1MHz / 8 = 125kHz)。PLL 的divide-by-N设置为00000001100xxx。divide-by-N设置为5个数值中的一个(最后三位由ADC的数字输出设置)。得到的5个数值是96、97、98、99和100。
本设计使用MiniCircuits POS-25 VCO,因为它在12.0MHz至12.5MHz范围内保持线性。