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通用數(shù)字式頻率合成集成電路TSA5526的原理及應(yīng)用
摘要：TSA5526是Philips公司推出的通用數(shù)字頻率合成器集成電路，該芯片具有外圍電路簡(jiǎn)單、與單片機(jī)接口方便的特點(diǎn)，可解決頻率合成器設(shè)計(jì)當(dāng)中的難題。文中介紹了TSA5526的主要特點(diǎn)、引腳功能、工作原理及應(yīng)用電路。１ 概述
頻率合成技術(shù)是近代無(wú)線(xiàn)電技術(shù)發(fā)展中的一門(mén)新技術(shù)，也是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它通常利用一塊晶體或少量晶體組成標(biāo)準(zhǔn)頻率源，然后通過(guò)合成方法產(chǎn)生各種所需的頻率信號(hào)。這些頻率信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)頻率源具有相同的頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度。使用該技術(shù)構(gòu)成的電路在通信設(shè)備中稱(chēng)為頻率合成器。頻率合成器的種類(lèi)很多，目前普遍采用的是數(shù)字式頻率合成器。數(shù)字式頻率合成器由晶體振蕩器、固定分頻器、鑒相器、濾波器和ＶＣＯ等組成，
晶體振蕩器輸出的頻率信號(hào)經(jīng)固定分頻器后得到標(biāo)準(zhǔn)頻率，而ＶＣＯ輸出的頻率信號(hào)經(jīng)可變分頻器分頻后得到實(shí)際頻率信號(hào)，兩信號(hào)在鑒相器中經(jīng)相位比較產(chǎn)生的環(huán)路鎖定控制電壓將通過(guò)濾波器加到ＶＣＯ上，以對(duì)實(shí)際頻率信號(hào)進(jìn)行控制和校正，直到環(huán)路鎖定。當(dāng)所需信號(hào)頻率較高時(shí)，該電路的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試難度較大，通常只能依靠專(zhuān)業(yè)廠家來(lái)完成，不僅成本高，而且生產(chǎn)周期長(zhǎng)。ＴＳＡ５５２６芯片是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司推出的通用數(shù)字頻率合成集成電路，它將晶體振蕩器、固定分頻器、鑒相器、濾波器等電路集成在一塊芯片上，其主要特性參數(shù)如下：
●輸入射頻信號(hào)的頻率為：６４～１３００ＭＨｚ；
●輸入射頻信號(hào)的電平為：－２８～３ｄＢｍ；
●輸出誤差調(diào)整電壓為：４．５～３３Ｖ；
●具有鎖定檢測(cè)功能；
●內(nèi)置可編程的１５ｂｉｔ分頻器；
●通過(guò)程序控制可在５１２、６４０和１０２４中選擇基準(zhǔn)信號(hào)分頻比，在外接４ＭＨｚ晶振時(shí)，則可獲得３．９０６２５ｋＨｚ、６．２５ｋＨｚ和７．８１２５ｋＨｚ的頻率精度；
●可選擇Ｉ２Ｃ總線(xiàn)和３總線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
●采用單電源供電，電源電壓為４．５～５．５Ｖ。
２ 引腳功能
ＴＳＡ５５２６有ＳＳＯＰ１６和ＳＯ１６兩種封裝，引腳排列如圖１所示，各引腳功能見(jiàn)表１所列。
表1 TSA5526的引腳功能
應(yīng) 用 說(shuō) 明
1RF射頻信號(hào)RF輸入通常接本振輸出2VEE地 3VCC1電源電壓1芯片電源，接 5V4VCC2電源電壓2開(kāi)關(guān)控制電源，通常接 12V5BS4電子開(kāi)關(guān)BS4輸出PNP三極管OC輸出6BS3電子開(kāi)關(guān)BS3輸出PNP三極管OC輸出7BS2電子開(kāi)關(guān)BS2輸出PNP三極管OC輸出8VS1電子開(kāi)關(guān)BS1輸出PNP三極管OC輸出9CP環(huán)路濾波器外接RC濾波網(wǎng)絡(luò)10Vtune誤差控制電壓輸出通過(guò)上拉電阻輸出直流電壓并加到VCO11SW總線(xiàn)選擇開(kāi)關(guān)接地時(shí)選擇I2C總線(xiàn)方式；懸空時(shí)選擇3總線(xiàn)方式12LOCK/ADC鎖定標(biāo)志/ADC輸入3總線(xiàn)方式時(shí)為鎖定標(biāo)志，低電平有效；I2C總線(xiàn)方式時(shí)5為電平ADC輸入端13SCL串行時(shí)鐘下降沿時(shí)將SDA輸出的數(shù)據(jù)鎖存14SDA串行數(shù)據(jù)在3總線(xiàn)方式時(shí)， 18bit、19bit和27bit三種數(shù)據(jù)可供選擇15CE片選信號(hào)高電平有效16XTAL基準(zhǔn)振蕩輸入通常外接4MHz晶體表2 寫(xiě)狀態(tài)數(shù)據(jù)格式
字 節(jié)MSB數(shù)據(jù)字節(jié)LSB地址字節(jié)（ADB）11000MA1MA0 分頻字節(jié)（DI1）0N14N13N12N11N10N9N8分頻字節(jié)2（DB2）N7N6N5N4N3N2N1N0控制字節(jié)（CB）1CPT2T1T0RSARSB0S電子開(kāi)字節(jié)（BB）空空空空BS4BS3BS2BS1３ 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理
ＴＳＡ５５２６的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖２所示，它包括射頻信號(hào)處理單元、基準(zhǔn)信號(hào)處理單元、相位比較和輸出單元以及接口控制單元等四部分。射頻信號(hào)處理單元對(duì)輸入的射頻小信號(hào)進(jìn)行放大和８分頻，再送到１５ｂｉｔ可編程分頻器，分頻比的大小可根據(jù)輸入射頻信號(hào)的頻率來(lái)確定�；鶞�(zhǔn)信號(hào)處理單元中的基準(zhǔn)振蕩器通過(guò)外接晶體產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)經(jīng)基準(zhǔn)分頻器產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)�；鶞�(zhǔn)分頻器通過(guò)編程可選５１２、６４０和１０２４三種分頻比。經(jīng)過(guò)分頻處理后的兩路信號(hào)同時(shí)加到數(shù)字式相位比較器，然后經(jīng)電荷泵、放大器和驅(qū)動(dòng)三極管后得到誤差控制電壓輸出。接口控制單元用于實(shí)現(xiàn)微處理器與該器件的通信，它一方面接收微處理器送來(lái)的數(shù)據(jù)并在內(nèi)部處理以形成各種控制指令；另一方面將本器件的狀態(tài)送往微處理器。通過(guò)ＳＷ端信號(hào)的不同連接，可選擇兩種串行通信方式：Ｉ２Ｃ總線(xiàn)方式和３總線(xiàn)方式。
圖2
３．１ Ｉ２Ｃ總線(xiàn)方式
ａ． 寫(xiě)狀態(tài)?Ｒ／Ｗ＝０?
在寫(xiě)狀態(tài)時(shí)，對(duì)ＴＳＡ５５２６編程需要四個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，并應(yīng)在地址字節(jié)傳輸后將數(shù)據(jù)字節(jié)送入芯片。當(dāng)?shù)刂纷止?jié)?
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