鎖相倍頻電路的實現(xiàn)

2.2 鎖相倍頻電路

此鎖相倍頻電路采用了一片鎖相環(huán)芯片74HC4046、一片累加計數(shù)器CD4040和低通濾波器，其電路連接圖如圖3所示。

圖3 鎖相倍頻電路原理圖

A相電壓經(jīng)過零信號檢測電路后得到與A相電壓同步的50Hz方波，作為鎖相倍頻電路的輸入信號進(jìn)入鎖相環(huán)芯片74HC4046的14號引腳，4 號引腳是74HC4046內(nèi)部壓控振蕩器的輸出端，其輸出信號輸入CD4040的10號引腳，進(jìn)行256倍的倍頻，其倍頻信號從二進(jìn)制計數(shù)器CD4040 的13號引腳輸出又進(jìn)入74HC4046的3號引腳，即比較信號輸入端，74HC4046內(nèi)部的相位比較器對兩個信號進(jìn)行相位比較后，從相位比較器Ⅱ的輸出端13號引腳輸入，經(jīng)過由 、 和組成的低通濾波器，將高頻噪聲濾除后，再進(jìn)入74HC4046的內(nèi)部壓控振蕩器，作為其控制信號，從上述過程可以看到這是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)過不斷的調(diào)節(jié)，使輸出信號頻率為輸入信號頻率的256倍，并且使輸入信號與比較信號的頻差為零。

3 實驗結(jié)果及分析

過零檢測電路在外加信號頻率為50Hz正弦波時的實驗波形圖如圖4所示。

圖4 過零信號與正弦波形

圖5所示為所設(shè)計的鎖相倍頻電路的輸出實驗波形。

圖5 鎖相倍頻電路輸出的12.82kHz方波

壓控振蕩器的輸入電壓來自于低通濾波器的輸出，所以輸出頻率會有一定的波動，此鎖相倍頻電路的輸出頻率范圍在12.77kHz- 12.82kHz。鎖相倍頻電路輸出的頻率在被DSP捕捉到后就會啟動AD7656對信號采樣，由于輸出頻率的脈動，采樣點(diǎn)的正弦和余弦值可能會與表中存儲的正弦和余弦表有一定誤差。在滿足鎖相速度的前提下，應(yīng)當(dāng)盡可能減小低通濾波器的截止頻率，以減小輸出頻率的波動。