什么叫锁相环?锁相环的基本工作原理
一个典型的锁相环(PLL)系统,是由鉴相器(PD),压控荡器(VCO)和低通滤波器(LPF)三个基本电路组成,如图1,
图1
一、鉴相器(PD)
构成鉴相器的电路形式很多,这里仅介绍实验中用到的两种鉴相器。
1.异或门鉴相器 异或门的逻辑真值表示于表1,图2是逻辑符号图。
从表1可知,如果输入端A和B分别送入占空比为50%的信号波形, 则当两者存在相位差Dθ时,输出端F的波形的占空比与Δθ有关,见图3。将F输出波形通过积分器平滑,则积分器输出波形的平均值,它同样与Δθ有关,这样,我们就可以利用异或门来进行相位到电压的转换,构成相位检出电路。于是经积分器积分后的平均值(直流分量)为:U = Vdd * Δ θ/π (1)
不同的Δθ,有不同的直流分量Vd。Δθ与V的关系可用图4来描述。从图中可知,两者呈简单线形关系:Ud = Kd *Δθ (2)
Kd 为鉴相灵敏度
图3
图4
2.边沿触发鉴相器 前已述及,异或门相位比较器在使用时要求两个作比较的信号必须是占空比为50%的波形,这就给应用带来了一些不便。而边沿触发鉴相器是通过比较两输入信号的上跳边沿(或下跳边沿)来对信号进行鉴相,对输入信号的占空比不作要求。
二、压控振荡器(VCO)
压控振荡器是振荡频率ω0受控制电压U-F(t)控制的振荡器,即是一种电压——频率变换器。VCO的特性可以用瞬时频率ω0(t)与控制电压U-F(t)之间的关系曲线来表示。未加控制电压时(但不能认为就是控制直流电压为0,因控制端电压应是直流电压和控制电压的叠加),VCO的振荡频率,称为自由振荡频率ωom,或中心频率,在VCO线性控制范围内,其瞬时角频率可表示为:
ωo(t)= ωom + K0 UF(t)
式中,K0——VCO控制特性曲线的斜率,常称为VCO的控制灵敏度,或称压控灵敏度。
三、环路滤波器
这里仅讨论无源比例积分滤波器如图5。其传递函数为:
式中:τ1 = R1 C
τ2 = R2 C
图5
四、锁相环的相位模型及传输函数
图6
图6为锁相环的相位模型。要注意一点,锁相环是一个相位反馈系统,在环路中流通的是相位,而不是电压。因此研究锁相环的相位模型就可得环路的完整性能。
由图6可知:
(1)当A点断开环路时,锁相环的开环相位传输函数为
KL(S)=
(2)环路闭合时的相位传输函数为
H(S)
(3)环路闭合时的相位误差传输函数为
He(S)=
当环路滤波器选用无源比例积分滤波器时,经推导可得:
H(S)=
式中,
,τ1 = R1 C ,τ2 = R2 C
2x
x=
, K = Kd Ko
同样可得:
He(S)=
ωn称为系统的固有频率或自然角频率;
x 称为系统的阻尼系数。
要注意的是上面讨论中的ω指的是输入信号相位的变化角频率,而不是输入信号本身的角频率。如输入信号是调频信号,则ω指的是调制信号的角频率而不是载波的角频率。
五、锁相环的同步与捕捉
锁相环的输出频率(或VCO的频率)ωo能跟踪输入频率ωi的工作状态,称为同步状态,在同步状态下,始终有ωo = ωi。在锁相环保持同步的条件下,输入频率ωi的最大变化范围,称为同步带宽,用DωH 表示。超出此范围,环路则失锁。
失锁时,ωo≠ωi,如果从两个方向设法改变ωi,使ωi向ωo靠拢,进而使Δωo =(ωi-ωo)↓,当Δωo小到某一数值时,环路则从失锁进入锁定状态。这个使PLL经过频率牵引最终导致入锁的频率范围称为捕捉带Δωp。同步带ΔωH,捕捉带Δωp 和VCO 中心频率ωo的 关系如图7。
图7
pll是什么意思
PLL的意思是指锁相环。锁相环是一种控制系统中广泛应用的技术,主要用于控制和同步两个信号之间的相位。它在许多领域都有应用,如通信、信号处理、频率合成等。锁相环的基本原理是通过对输入信号的相位进行比较和处理,生成一个控制信号来调整一个振荡器的频率和相位,使得振荡器的输出信号与输入信号的...
锁相环简介
锁相环是一种关键的电路组件,主要应用于通信接收机中,其核心功能是处理接收到的信号并提取其中的时钟相位信息。它通过与输入信号相比较,产生一个仿制的时钟信号,使其与接收信号保持同步或相干状态。当锁相环锁定后,仿制时钟与接收时钟之间存在一个稳定的相位差,因此也被称为锁相器。锁相环主要由鉴...
锁相环原理
锁相环原理 答案:锁相环是一种用于自动跟踪输入信号并保持同步的控制系统。其核心原理是通过相位比较和调节,使输出信号的相位和频率与输入信号保持一致。详细解释:1. 基本概念 锁相环是一种控制机制,用于确保系统的输出信号与某个参考信号保持同步。在通信、信号处理和数据传输等领域中,锁相环发挥着...
锁相环除了锁相还有那么作用?
1、锁相环名称是锁相,而锁相的前提是锁频,因为频率不同的信号,是无法保持恒定的相位差的。2、此外,锁相环是一个闭环跟踪系统,如果将输入信号M分频,输出信号就跟随分频后的信号,即M分频输出;如果将反馈信号N分频,输出信号就N倍频。利用这一点,可以产生分频信号、倍频信号及分数倍频信号。
PLL的定义和作用是什么?
PLL。其实就是锁相环路,简称为锁相环。许多电子设备要正常工作,通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步,利用锁相环路就可以实现这个目的。锁相环路是一种反馈控制电路,简称锁相环(PLL)。一种输出一定频率信号的振荡电路,也称为相位同步环(回路)。该回路利用使外部施加的基准信号与 PLL ...
锁相环是什么?在dsp芯片中有什么作用
锁相环(pll,phase lock loop)是一个模拟电路模块,专门用于时钟信号的处理。锁相环需要一个输入的参考时钟,输出的时钟可以是输入时钟的倍频或分频,另外输出时钟的占空比也可调,相对于输入时钟的相位角也可调。在DSP里我估计应该也是用于产生特定的时钟。
PLL(锁相环)工作原理是﹖
锁相环路是一种反馈电路,锁相环的英文全称是Phase-Locked Loop,简称PLL。其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪,所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中,当输出信号的频率与输入信号的频率相等时,输出电压与输入...
电路锁相环的是怎么工作的?
锁相环路是一种反馈控制电路,简称锁相环(PLL)。锁相环的特点是:利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪,所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中,当输出信号的频率与输入信号的频率相等时,输出电压与输入电压...
锁相环和锁相放大器的区别
两者区别有定义不同、组成不同。1、定义不同:锁相环是一种利用相位同步产生的电压,去调谐压控振荡器以产生目标频率的负反馈控制系统。而锁相放大器是一种可以从干扰极大的环境中分离出特定载波频率信号的放大器。2、组成不同:锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。而锁相放大器由输入信号...
锁相环有哪几部分组成
鉴相器、环路滤波器和压控振荡器 锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器三部分组成。鉴相器用来鉴别输入信号Ui与输出信号Uo之间的相位差,并输出误差电压Ud。Ud中的噪声和干扰成分被低通性质的环路滤波器滤除,形成压控振荡器(VCO)的控制电压Uc。Uc作用于压控振荡器的结果是把它的输出振荡频率fo...
缑类脉络: 锁相环的工作原理: 1.压控振荡器的输出经过采集并分频; 2.和基准信号同时输入鉴相器; 3.鉴相器通过比较上述两个信号的频率差,然后输出一个直流脉冲电压; 4.控制VCO,使它的频率改变; 5.这样经过一个很短的时间,VCO的输出...
额尔虎市14746259337: 锁相环路的工作原理是什么? - ?
缑类脉络: 锁相环工作原理 锁相环路是一种反馈电路,锁相环的英文全称是Phase-Locked Loop,简称PLL.其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步.因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪,所以锁相环通常用于闭环跟...
额尔虎市14746259337: 锁相环的工作原理是什么? - ?
缑类脉络: 找一本射频方面的书,一般上面都会有关于锁相环的工作原理的! PLL的主要原理,基本是一种类似运算放大器般的负反馈电子电路结构,PLL主要有两个输入端,分别是〈参考输入频率,晶体作为基准参考,与〈反馈输入频率,Fvco〉,共同...
额尔虎市14746259337: 锁相环电路的工作原理 - ?
缑类脉络: 使用锁相环就是想让压控振荡器VCO输出的频率、相位和要求的频率、相位一致. VCO的输出和标准信号同时输入锁相环芯片,如果频率、相位不一致,就会有输出,这个输出经过低通滤波后才送给VCO,使VCO频率和相位和标准信号一致. 锁相环就象一个闭环系统,如果在范围内就能保证无差.这是我的理解.
额尔虎市14746259337: 锁相环电路的工作原理(工作问题的过程),看到别人答案,都不太一样,都快把我搞糊涂啦,如果你理解的话可以用自己的话来解释一下,最重要容易看... - ?
缑类脉络:[答案] 使用锁相环就是想让压控振荡器VCO输出的频率、相位和要求的频率、相位一致. VCO的输出和标准信号同时输入锁相环芯片,如果频率、相位不一致,就会有输出,这个输出经过低通滤波后才送给VCO,使VCO频率和相位和标准信号一致. 锁相环...
额尔虎市14746259337: 锁相环工作原理 - ?
缑类脉络:[答案] 基本锁相环是由鉴相器( phase detector )、环路滤波器( loop filter )和压控振荡器( voltage control oscillator,VCO )组成的一种相位负反馈系统,鉴相器的输出信号v D (t) 是输入信号 v i (t) 和振荡器输出信...
额尔虎市14746259337: 锁相环测量频率的原理? - ?
缑类脉络: 锁相环在频率测量电路中起的作用是“复制”一个与输入信号频率相同、相位差固定的信号,由于这个信号是锁相环的振荡电路产生,一般较为“纯净”,方便测量. 参见下图,锁相环是由鉴相器(PD)、低通滤波器(LPF)、压控振荡器(...
额尔虎市14746259337: 什么叫锁相环 - ?
缑类脉络: 锁相环 (phase locked loop),顾名思义,就是锁定相位的环路.学过自动控制原理的人都知道,这是一种典型的反馈控制电路,利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位,实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪,一...
额尔虎市14746259337: 锁相环的基本构成及大致工作原理? - ?
缑类脉络: 锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器及负反馈构成.经过负反馈,输出信号与输入信号电压之差进入鉴相器. 鉴相器输出包括与环路瞬时相差成近似比例关系低频分量以及与信号频率相关的较高频率成分的分量. 该信号经过环路滤波器...
额尔虎市14746259337: 锁相环芯片是做什么用的? - ?
缑类脉络: 作用:调节电路负反馈的频率,保证电路的平衡性.锁相环 (phase locked loop),顾名思义,就是锁定相位的环路.学过自动控制原理的人都知道,这是一种典型的反馈控制电路,利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相...