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快速响应FSK控制环路系统的模拟前端
来源:本站整理  作者:佚名  2009-03-25 11:43:01



另外,四路双输入与非门IC (74HC00)和双路4位计数器(74HC393)为ADC增加时序逻辑,将MAX176配置为连续转换状态。8位移位寄存器(74HC595)用来移出并行格式的ADC数据。带缓冲的可调比例、3位R2R DAC可缩短锁定时间,并放宽锁相环对滤波器指标要求。用R2R梯形结构实现分立的3位DAC,DAC的标称输出对进入VCO的电压进行微调。求和放大器(MAX474)用来对三个电压求和,分别是:

3位R2R DAC的输出,该输出被调整至由ADC输出设置的微调电压,并与粗调电压相加。这一过程使VCO输入电压接近特定输出频率对应的电压。
粗调电压,该电压是预先设定好的,其值接近VCO频率预先确定的电压。
相位检测电压,该电压由锁相环设置,并与微调和粗调电压相加。其目的是调整最终电压以将VCO锁定到指定频率。

用三个电压之和(而不是仅仅依靠相位检测器输出)设置VCO,将大大减小PLL锁定时间。

当两个ADC对接踵而来的信号进行数字化时,它们的组合串行输出可能是四个值当中的一个。输入ADC的EOC信号用来表示一个新的12位字的起点。从而得到以下五种可能的位配置(并得到五种除法值):


1XX - 或除以100或更大的数,适合VCO输出频率大于12.5MHz
(增量为1MHz / 8 = 125kHz,125kHz x 100 = 12.5MHz)

000 - 或除以96,适合VCO输出频率为12.0MHz
(增量为1MHz / 8 = 125kHz,125kHz x 96 = 12.0MHz)

001 - 或除以97,适合VCO输出频率为12.125MHz
(增量为1MHz / 8 = 125kHz,125kHz x 97 = 12.125MHz)

010和011时重复这一方法。如果知道是哪个ADC中的哪一位,可以很容易地确定对应于位格式的频率。使用MAX176时,EOC信号的上升沿表明下个时钟周期输出将出现一个新字。接收FSK数据时,必须进行适当的解码。


ADC选择依据

ADC的选择取决于几个具体设计参数。针对本设计而言,被数字化的信号其带宽相对较低(不到5kHz)。选择12位ADC 如MAX176时,采样速率为250ksps或更高,留下很大的信号余量。这里对非线性指标要求不太精确,低功耗特性有助于便携式应用;然而该设计适合连续转换。由于不需要微型控制器,因此简化了ADC接口。许多新型ADC提供了可降低功耗、节省空间,并简化微型控制器接口的方案。MAX1286便是具备这些特点的ADC,这一双通道12位ADC采用8引脚SOT23封装。
控制逻辑电路需要串行输出ADC,但是,如果带有其它逻辑电路,如并行-串行移位寄存器,那么也可以使用并行输出ADC。满足设计要求,具备更高采样率的ADC是MAX1304,它是高速、12位、多路、同时采样ADC,并行输出。

为实现精确测量,可以使用分辨率更高的SAR ADC,如MAX1069 (14位)或MAX1169 (16位)。这些多路ADC具有较高的直流精度(±1 LSB的INL和DNL)、较大的动态范围(90dB的SNR),以及可选的I2C、SPI或并行接口。

为进行原型设计和基本验证,本设计使用了两片MAX176 ADC。MAX176采用DIP封装,易于在面包板上测试。ADC包括内部采样/保持电路,0.4μs 采集时间、内部基准、3.5μs (最大)转换时间以及低至148mW的功耗。


总结

该设计开发了一个硬件连接的FSK控制回路,工作在连续模式下,以有限的延迟时间发送低频带数据。ADC对数据进行数字化处理,ADC输出作为控制位控制PLL,从而得到一个简洁、紧凑、元件数最少的FSK解决方案。为使延迟时间最小,将粗调和细调电压与相位检测器输出相结合,使PLL锁定时间减到最小。ADC、PLL或VCO的选型取决于具体应用。

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