锁相环工作原理
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保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压
的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。
在数据采集系统中，锁相环是一种非常有用的同步技术，因为通过锁相环，可以使得不同的数据采集板卡共享同一个采样时钟。因此，所有板卡上各自的本地 80MHz和20MHz时基的相位都是同步的，从而采样时钟也是同步的。因为每块板卡的采样时钟都是同步的，所以都能严格地在同一时刻进行数据采集。锁相环路是一个相位反馈自动控制系统。它由以下三个基本部件组成：鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）。
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 的输出就会稳定于某一期望值。
锁相环可用来实现输出和输入两个信号之间的相位同步。当没有基准（参考）输入信号时，环路滤波器的输出为零（或为某一固定值）。这时，压控振荡器按其固有频率fv进行自由振荡。当有频率为fR的参考信号输入时，uR 和uv同时加到鉴相器进行鉴相。如果fR和fv相差不大，鉴相器对uR和uv进行鉴相的结果，输出一个与uR和uv的相位差成正比的误差电压ud，再经过环路滤波器滤去ud中的高频成分，输出一个控制电压uc，uc将使压控振荡器的频率fv（和相位）发生变化，朝着参考输入信号的频率靠拢，最后使fv= fR，环路锁定。环路一旦进入锁定状态后，压控振荡器的输出信号与环路的输入信号（参考信号）之间只有一个固定的稳态相位差，而没有频差存在。这时我们就称环路已被锁定。
环路的锁定状态是对输入信号的频率和相位不变而言的，若环路输入的是频率和相位不断变化的信号，而且环路能使压控振荡器的频率和相位不断地跟踪输入信号的频率和相位变化，则这时环路所处的状态称为跟踪状态。
锁相环路在锁定后，不仅能使输出信号频率与输入信号频率严格同步，而且还具有频率跟踪特性，所以它在电子技术的各个领域中都有着广泛的应用。
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（有时鉴相器本身就包含了低通滤波器，该环节可省）后，剩下信号为瞬时相差成近似比例关系的分量。
压控振荡器的输出频率与输入电压的成线性关系。由于输入信号是相位差信号，若将输出看作输入的函数，由于频率是相位的微分，或者说，相位是频率的积分，因此，输出信号与相位与输入电压成积分关系。
若相位差小于零，经过一段时间的积分后，其输出信号必然减小，使相差变大，若相位差大于零，经过一段时间的积分后，其输出信号必然大于零，使相差变小。因此，经过一定的动态调节过程后，其输出瞬时相位与输入瞬时相位将保持很小的差值。该差值称为锁相环的稳态相差，必然存在，但数值很小。
而输出频率将等于输入频率，这是因为，若两者频率不相等，相当于两个向量的旋转速度不等，其相位差必然会不断增大（或减小后再增大）。
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的输出就会稳定于某一期望值。
锁相环可用来实现输出和输入两个信号之间的相位同步。当没有基准（参考）输入信号时，环路滤波器的输出为零（或为某一固定值）。这时，压控振荡器按其固有频率fv进行自由振荡。当有频率为fR的参考信号输入时，uR和uv同时加到鉴相器进行鉴相。如果fR和fv相差不大，鉴相器对uR和uv进行鉴相的结果，输出一个与uR和uv的相位差成正比的误差电压ud，再经过环路滤波器滤去ud中的高频成分，输出一个控制电压uc，uc将使压控振荡器的频率fv（和相位）发生变化，朝着参考输入信号的频率靠拢，最后使fv=fR，环路锁定。环路一旦进入锁定状态后，压控振荡器的输出信号与环路的输入信号（参考信号）之间只有一个固定的稳态相位差，而没有频差存在。这时就称环路已被锁定。
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) 和振荡器输出信号 v o (t) 的相位差，该误差电压信号通过环路滤波器滤除高频分量和噪声后，输出低频信号 v C (t) 作为CO 的控制信号。在控制电压 v C (t) 作用下， VCO 输出信号 v o (t) 的频率发生变化并反馈到鉴相器。由此可知，锁相环是一传递相位的反馈系统，系统变量是相位，系统响应是对输入输出信号的相位而不是对其幅度而言。
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此贴介绍较为详细
锁相环的原理
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锁相环频率合成器的工作原理是怎样的
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郁郑百士： 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...
灌南县19164998744： 锁相环电路的工作原理 - ？
郁郑百士： 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.
灌南县19164998744： 锁相环的工作原理是什么? - ？
郁郑百士： 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...
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灌南县19164998744： 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... - ？
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