原创 [博客大赛]锁相环难点总结之锁相环寄存器配置与理解【一】

锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。通常鉴相器与辅助电路分频器一般集成在一起。想要改变VCO的输出频率，则是通过改变分频器的分频比实现。现已MC145146 PLL芯片为例，对各寄存器参数配置与输出频率之间的关系做一点总结：

1.一般结构

如下图所示，PLL内有三个分频寄存器分别是R寄存器(对参考时钟进行分频)，N和A寄存器（对输出端VCO的频率进行分频），两路分频后的频率进鉴相器进行鉴相。锁定时，两路频率应该相等。

通常，在VCO频率在进PLL芯片之前会先经过一个双模预分频器，有的也集成在PLL芯片内。如下图的ML12034，一般可实现8/9,16/17,32/33,64/65,128/129等分频，控制分频系数改变的是PLL引脚的控制电平，如下图14脚MC。

2.频率改变原理

假设两个鉴相频率分别为参考源经过分频后的和输出VCO频率经过分频后的，则有

其中，比较好理解，就是寄存器R,而由下式确定：

其中，N,A为对应寄存器，P为预分频器P/P+1的分频比。

注意：此处分频可以按照下面的理解：

其工作过程是：首先预分频器工作在P+1分频模式下，预分频器输出后同时输入给计数分频器N与A分频，当A计数满后控制预分频器工作在P分频模式下，N继续计数直到满后N与A同时重置，重新开始。

在图1中，可以看出，计数分频器N输出鉴相频率。假设的周期为t，而鉴相的周期为T，可以得到：

因此，分频比。

总结：1.通过R、N、A、P控制VCO输出频率；

      2.由上式还可以看出，鉴相频率VCO决定了VCO输出的步进频率。

3.PLL配置举例

下面以MC145146为例，用TI的430MCU为控制器，对其寄存器进行配置。由于MC145146与MSP430工作电平不同，中间用的TI的4054进行TTL到CMOS的电平转换。

根据MC145146的工作时序以及寄存器的对应关系可以看出，由A2-A0三位地址将A、N、R寄存器分7次写入数据，数据的写入方式为在数据与地址稳定后，由ST引脚的脉冲控制写入。

通过实验验证，下列程序可以对其其寄存器进行正确配置，函数还可以优化，基本原理相同。

/******************************************************
程序功能：UpFreq
引脚定义：D3-D0：P2.3-P2.0，A2-A0：P2.7-P2.5，ST:P2.4
使用：
*******************************************************/

#define CLR_ST   P2OUT&=~BIT4    //ST
#define SET_ST   P2OUT|= BIT4

unsigned char A=0x22; //
unsigned char N1=0xB2; //

unsigned char N2=0x01; //
unsigned char R1=0x2C; //
unsigned char R2=0x01; //

/*****************************************************************
函数名称：  WriteReg
返回值  ：无
*****************************************************************/
void WriteReg()
{
  unsigned char temp;
  CLR_ST;
  temp = A & 0x0f;     //A取低4位
  temp = temp + 0xe0; 
  P2OUT = 0x0f & temp; //地址000
  SET_ST;
  CLR_ST; //写入

  temp = A & 0x70;    //A取高3位
  temp = temp>>4;
  temp = temp + 0xe0;
  P2OUT = 0x2f & temp;//地址001
  SET_ST;
  CLR_ST; //写入

  temp = N1 & 0x0f;    //N1取低4位
  temp = temp + 0xe0;
  P2OUT = 0x4f & temp; //地址002
  SET_ST;
  CLR_ST; //写入

  temp = N1 & 0xf0;
  temp = temp>>4;
  temp = temp + 0xe0;
  P2OUT = 0x6f & temp;//地址003
  SET_ST;
  CLR_ST; //写入

  temp = N2 & 0x03;    //N2取低2位
  temp = temp + 0xe0; 
  P2OUT = 0x8f & temp; //地址004
  SET_ST;
  CLR_ST; //写入

  temp = R1 & 0x0f;    //R1取低4位
  temp = temp + 0xe0; 
  P2OUT = 0xaf & temp; //地址005
  SET_ST;
  CLR_ST; //写入

  temp = R1 & 0xf0;
  temp = temp>>4;
  temp = temp + 0xe0;
  P2OUT = 0xcf & temp; //地址006
  SET_ST;
  CLR_ST; //写入

  temp = R2 & 0x0f;    //R2取低2位
  temp = temp + 0xe0; 
  P2OUT = 0xef & temp; //地址007
  SET_ST;
  CLR_ST; //写入
}