PLL锁相环芯片LC72131无法彻底锁定求助
本帖最后由 szsz 于 2024-10-16 22:10 编辑最近想自己做个锁相环玩一下AM高频头LA1137（电压8V，通过LDO供电），这个高频头我通过电位器可以调台，有声音，应该是个好的。
网上看到RodLophus大神的Arduino驱动程序。
https://github.com/RodLophus/SanyoCCB
他的驱动程序对应的是一个4.5Mhz的AM/FM高频头。
我买了LC72131的直插芯片，发现竟然不是2.54mm的标准脚距，没办法，只能把管脚稍稍掰开，搭棚焊，插上面包板，然后依葫芦画瓢搭起了电路。我看论坛很多其高手用的都是7.2Mhz的晶振，所以我也选择了7.2Mhz的晶振。
这是我搭的面包板，有点乱:loveliness:
本来想着抄别人电路，撸别人代码，并且只玩中波波段，应该不难，但是却遇到了问题。
设定中波频率，用示波器观察本振频率，频率都是对的（比设定频率高450kHz），波形正常，看起来频率也算稳定。尝试设置不同的参考频率1kHz，3kHz，10kHz，也都没问题。
唯一的问题就是如果相位误差宽度设置是0，UL1=0，UL0=1，读取的DO数据UL位一直是0，显示锁相环未锁定。如果把UNLOCK状态通过DO口输出，绝大部分时间是高电平锁定状态，但一直有很短暂的负脉冲，如下图，显示锁定不稳定。
这是我的参数设置。
IN1:00000101,01011010,00111101IN2:00000000,01001001,10001000
参数表对应下图，我把它们涂了色，要不然每次数到眼花。
如果我把误差宽度设置成0.55微秒，UL1=1，UL0=0。这时可以读取到DO数据UL位为1。DO也可以稳定输出高电平锁定状态。但是RodLophus大神提供的代码中误差宽度设置就是0，也是通过读取DO中的UL位来确定锁定状态，为啥我就不能复制呢。
LPF电路参考手册中的电路，如下，电阻电容参数尝试了多组，只发现有时更差，但是没有找到能彻底锁定的参数组合。
于是怀疑自己的电路或者程序有问题。就从闲鱼淘了两块带LC72131的收音板，想看看自己哪里搞错了。
一块是爱华的AV-D37，使用4.5Mhz晶振，对应的照片和锁相环电路如下图。完整的电路图pdf附在最后。
另一块是雅马哈的RX-V320，使用7.2Mhz晶振，对应的照片和锁相环电路如下图。完整的电路图pdf附在最后。
两块电路板除了晶振频率不同，唯一的差别就是雅马哈RX-V320需要设置BO1打开AM功能。连接对应的电源和控制线后，发现了奇怪的事。
爱华AV-D37可以锁定，DO第四位可以读到1，用不同的参考频率1kHz，3kHz，10kHz尝试，锁定时间不同，但都可以锁定。参考频率越低，锁定所需时间越长。
雅马哈RX-V320也不能锁定，DO第四位一直读不到1。如果换用UNLOCK状态通过DO口输出，观察到跟自己搭的电路类似的情况，就是DO大部分时间高电平（锁定），但是一直有短暂的负脉冲（未锁定）。尝试不同的参考频率还是不行。
这是两块板中的参数设置。
爱华AV-D37
IN1:00000101,01011010,00101101IN2:00000000,01001001,10001000
IN1:00000101,01011010,00111101IN2:00001000,01001001,10001000
雅马哈RX-V320
不死心，怀疑是爱华AV-D37的LPF电路更完善，所以效果更好，所以能彻底锁定。于是全部照搬爱华AV-D37的低通滤波电路到我的面包板上。发现稍微有点改善，频率似乎更稳定了，但是还是无法锁定，DO第四位一直读不到1，DO输出还是有负脉冲。除非把相位误差设置为大于零。
现在不知道该怎么折腾了，诚心求教矿坛中的各种老师，我是设置错了了什么呢，还是电路上有什么错误的地方呢？
请各位各位老师不吝赐教，有任何想法都可以指点，提前感谢！！
本帖最后由 杨白劳 于 2025-1-4 12:16 编辑
我也开始开发和楼主一样丰田车载中波高频头的驱动程序，我同时开发7001和72131
两种驱动，我个人更喜欢7001，因为7001程序远比72131简单的多，我不明白为什么
楼主为什么非要给自己找麻烦玩更难的72131，是没有7001开源的程序？
我也搞不懂楼主为什么一直纠结这个72131输出数据第四位的锁定位的高低？我写72131
程序也从来没关注这个锁定位，外围电路电阻电容没啥好研究的，抄别人的就行。
我的程序正在日益完善中，有结果或者我还记得这个帖子会来告知 本帖最后由 杨白劳 于 2025-2-18 21:19 编辑
刚开发完成的通用72131数控锁相环控制板，支持丰田纯中波LA1137，数字化存储存台秒切台
支持最低成本的1602液晶屏，四线驱动，支持天威TW1650数码管驱动，72131,1602等底层程序
全部自己写，主程序框架和流程用最新的ai算法生成，在使用全静态数码管驱动支持单片机休眠
模式完全无干扰 能玩单片机的人厉害，好多人都不会。你可以参考下这个http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1373719&extra=page%3D1
本帖最后由 szsz 于 2024-10-16 22:44 编辑
dymsj 发表于 2024-10-16 22:23
能玩单片机的人厉害，好多人都不会。你可以参考下这个http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthrea ...
论坛中我能扒到的几个参考代码我都拜读了。
常老师的这个代码中设置UL1=0，UL0=0，关闭了非锁定状态的的检测。默认锁相环会立刻锁定设置的频率。
UL0，UL1设置方法
常老师代码中的初始化设置
其他人的代码，也有设置DO输出unlock状态，单片机读取DO脚的电平确定是否锁定，但是我觉得这个方法并不准确。就像我的，短暂的负脉冲可能很难抓到，直接读取DO第四位UL值应该是最可靠的unlock状态判定方法。
目前我能找到的LC72131代码也就RodLophus的通过读取UL位来判定锁定，并且我也用爱华的板子验证过，确实可以用。
但不知道为什么我搭的电路就无法实现:dizzy:
一楼电路C2电压Vt应在VCC/2附近，若不是需再改变VCO頻率。Vt 波形是平缓否則是滤波回路不良。波 本帖最后由 duke83 于 2024-10-17 11:42 编辑
不要使用面包版来搭模拟与通讯实验电路，面包版存在着许多接触不良、潜布电感电容等无法控制的杂散因素。
低通滤波器的零件数值也会随着零件的排列位置而变化，PCB Layout 的变化必需适时的调整之。
PLL 的低通滤波器不好做，参考相同线路的数值再来微调是最简单，验证时需要有频谱分析仪与调变分析仪来看锁定状况也就是相位杂音。
PLL 的 Lock Detector 讯号输出只是一个最基本的条件，还是要想办法让本地振荡的残留调变为最低，接收机整体的 SN 比才能提高。
以前最传统的实验电路就像这样，考验着焊接技术与耐心。
确定了线路架构后才会去绘制 PCB，拿到初代的 PCB 又要再焊接试做一次并调整相关元件数值，不达标时再修改 PCB 线路多次直到合格。
以前在公司的 RD 部门做 RF 线路时都不敢给专职的 Layout 人员画，都是工程师自己画自己焊接案子才能交差。 king5555 发表于 2024-10-17 11:02
一楼电路C2电压Vt应在VCC/2附近，若不是需再改变VCO頻率。Vt 波形是平缓否則是滤波回路不良。波
非常感谢您的指导:handshake
测过VT波形，看起来很稳定
黄色是VT，蓝色是DO输出
中波波段，VT电压范围大约在1V-7.5V之间。
一则高频头推荐供电电压是8V，二则我看可以锁定的爱华板用的是9.3V给LPF供电，所以我给LPF的供电电压是8V，通过L7808产生。
我测了不同的设定频率，比如设定频率600kHz，本振1050kHz。此时VT只有不到2V。一样不能彻底锁定。似乎跟设定频率没有关系。
那块雅马哈的板用的是11V给LPF供电，但我发现也不能完全锁定，状况似乎比我自己搭的电路还差一点点。我用万用表测了它的LPF的滤波电容，容量还是对的，不知道是不是别处的问题。
我改用11V给LPF供电，发现状况依旧，好像没有什么变化。还是读到DO第四位UL一直是0，UNLOCK状态。 本帖最后由 szsz 于 2024-10-17 14:19 编辑
duke83 发表于 2024-10-17 11:07
不要使用面包版来搭模拟与通讯实验电路，面包版存在着许多接触不良、潜布电感电容等无法控制的杂散因素。
...
感谢这么详细的解释:handshake :handshake
本人是一个略懂编程的无线电门外汉，觉得别人搞成了还开源了，自己也就行了，看来真的是低估了
您说的频谱分析仪，别说用，我连见都没见过，调变分析仪我干脆连听都没听过，真的是低估了收音机的难度;P
因为觉得只是玩中波，频率也就在1-2MHz，应该干扰影响不大，所以才敢一试，并且选择用面包板来搞。
搞覆铜板自己切割划分，坛中看到很多高手这么用，我还不懂，心想为啥不用洞洞板呢，现在知道这才是高端玩法:lol
这个技术我是学不会了，我的极限就是搞搞洞洞板。
请教一下，只玩中波的话，我把电路从面包板挪到洞洞板上，是不是干扰会减小一些，更稳定一些？还是洞洞板也没啥用，必须用覆铜板才好？
搭电路之前我也发现最难搞的就是LPF滤波器的电阻电容参数的设定，所以参考了坛中各位高手的设计。可惜每个人的设计都不一样，并且也都没给出解释，所以只能照着某个先抄再说。
其实买那俩雅马哈和爱华的高频头也是想抄他们的LPF设计。
这是我找到的一些设计图
还有一些LPF是5V供电的，不适合我的中波头
我看了pll的datasheet，UL0=0 UL1=1 误差直接输出，是来自相位检测器的输出。
这个误差输出你还指望为0吗？这个误差输出，经LPF变成直流，去控制vco。
如果这个误差为0，你拿什么去控制vco。 本帖最后由 duke83 于 2024-10-17 15:31 编辑
szsz 发表于 2024-10-17 14:13
感谢这么详细的解释
本人是一个略懂编程的无线电门外汉，觉得别人搞成了还开 ...
LPF 的相关 RC 数值与高频头内的 VCO 有绝对关系所以数值无法照抄。
例如 LPF 的电源电压与 VT 电压范围有关，VT 电压又与 VCO 控制电压有关，又希望 VT 电压与 VCO 产生的频率是呈线性直线关系，所以得先测量了解此 VCO 的电压对频率的特性。
PLL 电路初看不复杂但仔细探查后还是有技术门槛的，有数学基础者可以根据相关公式求出 RC 的近似值再去实作。
闭环路中的 LPF 相当于数字电路的取样与收敛，可能程式没有几行列但要实际工作的好还是有技巧。
仪器是评估电子电路的唯一办法，射频仪器本来就比较偏门除非是工作上需求或是很有兴趣。
频谱分析仪可以看到讯噪比而调变分析仪可以解调出噪音的内容成分，本质上跟频谱分析仪一样就是台宽频带接收机。
知道噪音成分就容易对 LPF 的 RC 数值做修改。
还是建议先从焊接一片 PLL 实验板开始，搞不好 LPF 会比较容易配置也说不定。
洞洞板没有大面积的地铜箔还是不如覆铜板，或是直接去画板打樣反正 10x10 内都不用花钱。 qmycy 发表于 2024-10-17 15:03
我看了pll的datasheet，UL0=0 UL1=1 误差直接输出，是来自相位检测器的输出。
这个误差输出你还指望为0吗 ...
感谢回复:handshake
问题在于UL0=0 UL1=1 时，从DO数据怎么也读不到UL位为1，一直是0，显示未锁定。
另外，爱华的板子同样的设置确实可以读到UL位为1，也确实可以观察到DO输出一直是高电平，没有负脉冲。
所以我才觉得一定是自己电路的问题 szsz 发表于 2024-10-17 12:50
非常感谢您的指导
测过VT波形，看起来很稳定
上面是说Vt以约等于VCC /2来调试，事先強行施加直流给Vt，找到对应的接收频率。之后就以这个接收频率以及所需Vt（即VCC /2）來调试超前滞后滤波器。看目前Vt波形是有向上和向下的小变动，就是频率有抖动，频譜仪才看的到，计频器看不到。但是看起來是接近锁定的，就改一下下术RC值。
以爱华电路，可能是R707（1k）过大，或者C702（4.7uF）过小。正常的Vt 波形是直流，在有改变接收频率时也是平缓变化的。这里的电阻电容受到不同范围VCO和VCC和鎖定频率有关。 king5555 发表于 2024-10-17 16:11
上面是说Vt以约等于VCC /2来调试，事先強行施加直流给Vt，找到对应的接收频率。之后就以这个接收频率以及 ...
AC耦合，放大了了来看，确实可以看到VT跳动。
蓝色是DO输出，黄色是VT的交流成分
我目前用的就是爱华板的参数。我应该减小R707（1k）或者加大C702（4.7uF）尝试看是否有改善，对吗？
另外我对VT约等于VCC /2还是不太理解。比如我目前设定的接受频率是1MHz，所需VT大概4V多点，那么我就用VCC=8V来调试电路是可以的，对吗？
那如果我的接受频率范围是0.5MHz-1.6MHz，对应的VT电压范围大约在1V-7.5V之间（这个我用万用表测过，大概是这个范围），那我应该如何选择VCC呢？
再次感谢！！ duke83 发表于 2024-10-17 15:27
LPF 的相关 RC 数值与高频头内的 VCO 有绝对关系所以数值无法照抄。
例如 LPF 的电源电压与 VT 电压范 ...
感谢指导！
您的意思是这个所谓的LPF其实不是一个简单的滤波器，而是类似于PID控制中的参数设定。通过电阻，电容的参数设定PID的控制参数，达到反馈控制的效果。主要是LC72131的手册里完全没有涉及这一块，也不知道哪里有应用手册可以学习如何设置参数。
我拿到的这个中波模块的VOC，一方面不知道它原本控制板长啥样，另外可能原本也不是用LC72131控制的，也不能直接借鉴。
我先焊一块洞洞板试试看能否改善。
嘉立创现在打板必须用他们的EDA才能免费，自己的gerber上传是要收费了 本帖最后由 duke83 于 2024-10-17 20:29 编辑
LPF 的計算先看這份文件，中文的我沒找到！
https://www.renesas.cn/zh/document/apn/pll-loop-filter-design-and-fine-tuning
電路板打樣現在已經很便宜了我也不曾使用過免費的，這幾年下來連洞洞板也沒焊過都是送打樣。
且常常都是哔M超過打樣費（不在大陸），兩者加一加還是划算（時間就是金錢）。 本帖最后由 king5555 于 2024-10-17 21:12 编辑
szsz 发表于 2024-10-17 16:46
AC耦合，放大了了来看，确实可以看到VT跳动。
蓝色是DO输出，黄色是VT的交流成分
Vcc比所需最大的Vt多1伏特甚至更多，给VCO控制电压Vt更高，得到的频率大致上也高不上去，反而是怕Vt过低，通常变容二极管压降小于0.5伏特的电容量沒啥变化的。等于Vt与fLo呈正比，以Vt的中央值（1+7.5）÷2即约4.3v來调试的空间较厂，如此Vcc 用9伏特或高些，先用8伏特來调试也可以，等调试完成再修改Vcc，电阻电容不需再变更。
Vt在中央值调试初步完成，再去改变接收频率到最低和最高，分別测量此时的Vt是否合理以及是否也能锁定。
当然电源和示波器探棒测试要正确，以免误判。你现在1MHz左右，甚至用面包板，引脚用短些，还混的过去。早期三、四百MHz的还需外接LPF和VCO的固定頻率接收机.，那就必須要做PCB，那时Vcc=5v，为了余量以Vt=1.5~3.5v，就要涵蓋整个可能的误差，以弥补电容电感及溫漂等误差，量产后测量Vt就在2.5v左右。基本上锁相环就在玩VCO和超前滞后的LPF。