摘要：LMX2332是美國國家半導體公司生產的集成數字鎖相環(huán)（PLL）電路。文章介紹了利用單片機AT89C2051控制數字鎖相環(huán)LMX2332及壓控振蕩器JTOS-150實現低噪聲頻率源的方法，該方法可通過改變AT89C2051的程序得到不同頻率的信號。

１　引言

數字式頻率合成器能提供長期頻率穩(wěn)定度與短期頻率穩(wěn)定度都比較高且雜波少的信號輸出，而且，波道數目多、體積小、易于數字化和集成化。數字鎖相環(huán)構成的數字式頻率合成器是目前通信、儀表、雷達等電子技術中廣泛應用的一種頻率合成技術，它的基本組成如圖１所示。

該環(huán)路的輸入端有一個數字參考分頻器÷Ｒ，而在環(huán)路的反饋支路上有數字程序分頻器÷Ｎ?這樣，當環(huán)路鎖定時，壓控振蕩器的輸出頻率為：

ｆ０＝Ｎ ｆｒ＝(Ｎ／Ｒ)ｆφ

式中，ｆｒ為實際參考頻率；ｆφ為參考晶振頻率。

用單片機ＡＴ８９Ｃ２０５１控制頻率合成器時，主要是向數字式頻率合成器ＬＭＸ２３３２提供適當的數字參考分頻比Ｒ和數字程序分頻比Ｎ。這樣，根據需要改變單片機的程序就可以產生相應頻率的信號。

２ 基于單片機ＡＴ８９Ｃ２０５１的控制電路

該系統(tǒng)用單片機ＡＴ８９Ｃ２０５１ 的Ｐ１口作為鎖相環(huán)的輸出端口，Ｐ１．７、Ｐ１．６、Ｐ１．５分別對應ＬＭＸ２３３２的ＬＥ、Ｄａｔａ、Ｃｌｏｃｋ。其中Ｄａｔａ是ＬＭＸ２３３２的數據輸入腳；ＬＥ是ＬＭＸ２３３２的使能端，低電平有效；Ｃｌｏｃｋ是ＬＭＸ２３３２的時鐘輸入端，上升沿有效。圖２所示是用ＡＴ８９Ｃ２０５１控制的頻率合成器的電路框圖。其中ＡＴ８９Ｃ２０５１與ＬＭＸ２３３２之間通過７４ＬＳ３７３進行緩存，否則將會在ＶＣＯ輸出信號中出現單片機產生的雜散。Ｃ１，Ｃ２，Ｒ２，Ｃ３，Ｒ３用于構成環(huán)路濾波器。

３　ＡＴ８９Ｃ２０５１的程序設計

ＬＭＸ２３３２的控制字有２２位，其中低兩位是地址位?００表示輸入中頻參考分頻器，０１表示輸入中頻程序分頻器，１０表示輸入射頻參考分頻器，１１表示輸入射頻程序分頻器，高１９位是數據位。參考頻率為１０ＭＨｚ，輸出頻率為１００ＭＨｚ，可以設中頻的參考分頻器Ｒ為４，程序分頻器為４０。

在單片機ＡＴ８９Ｃ２０５１向ＬＭＸ２３３２輸入控制時，應按表１的順序從高位開始，輸入前應先將ＬＭＸ２３３２的ＬＥ置低，每輸入１位給Ｃｌｏｃｋ一個有上升沿的脈沖。上升沿脈沖子程序為：

ＣＬＯＣＫ：ＳＥＴＢ Ｐ１．５；給ＬＭＸ２３３２的Ｃｌｏｃｋ一個上升沿

ＮＯＰ ??；增加脈沖寬度

ＣＬＲ Ｐ１．５ ；設定ＬＭＸ２３３２的Ｃｌｏｃｋ腳為低，以便下次輸入

ＲＥＴ

圖2

    單片機向ＬＭＸ２３３２傳輸的數據由Ｄａｔａ輸入。輸入中頻參考分頻器Ｒ的程序如下：

ＩＦ Ｒ?ＣＬＲ Ｐ１．７ ；設置ＬＭＸ２３３２的ＬＥ為低

ＣＬＲ Ｐ１．６ ；準備向ＬＭＸ２３３２的Ｄａｔａ輸入低

ＡＣＡＬＬ ＣＬＯＣＫ ；向ＬＭＸ２３３２的Ｄａｔａ腳輸入一位數據

ＡＣＡＬＬ ＣＬＯＣＫ

ＡＣＡＬＬ ＣＬＯＣＫ

ＳＥＴＢ Ｐ１．６ ；準備向ＬＭＸ２３３２的Ｄａｔａ輸入高

ＡＣＡＬＬ ＣＬＯＣＫ

ＡＣＡＬＬ ＣＬＯＣＫ

ＣＬＲ Ｐ１．６

ＭＯＶ Ｒ５，＃０ＣＨ

ＣＹＣＬＥ１：ＡＣＡＬＬ ＣＬＯＣＫ?。贿B續(xù)輸入１１位相同的數據

ＤＪＮＺ Ｒ５，ＣＹＣＬＥ１

ＳＥＴＢ Ｐ１．６

ＡＣＡＬＬ ＣＬＯＣＫ

ＣＬＲ Ｐ１．６

ＡＣＡＬＬ ＣＬＯＣＫ

ＡＣＡＬＬ ＣＬＯＣＫ

ＡＣＡＬＬ ＣＬＯＣＫ

ＡＣＡＬＬ ＣＬＯＣＫ

ＳＥＴＢ Ｐ１．７

圖3

４　實驗結果

經過適當改變單片機ＡＴ８９Ｃ２０５１的程序，并向ＬＭＸ２３３２輸入不同的參考頻率分頻系數Ｒ和程序分頻系數Ｎ，可以得到不同的頻率信號。圖３分別是同一鎖相環(huán)產生的１００ＭＨｚ和１４０ＭＨｚ信號的頻譜圖。由圖可見：信號相位噪聲在偏離中心１ｋＨｚ處優(yōu)于－１１０ｄＢｃ／Ｈｚ，而且頻率穩(wěn)定度也很好。

表1 LMX2332控制字表

５　結束語

從上面的設計中可以看出，這種用單片機ＡＴ８９Ｃ２０５１控制ＬＭＸ２３３２的頻率合成器，具有設計簡單，價格低廉、應用方便、系統(tǒng)可靠等優(yōu)點，而且非常靈活，同時還可以根據需要改變頻率。