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锁相环的工作原理与应用
锁相环的工作原理与应用
锁相技术的理论早在1932年就提出了，但直到40年代在电视机中才得到广泛的应用。锁
相环的英文全称是Phase-Locked
Loop,简称PLL，是实现相位自动控制的负反馈系统，它使振荡器的相位和频率与输入信
号的相位和频率同步。
锁相环包含三个主要的部分:⑴鉴相环(或相位比较器,记为PD或PC):是完成相位比较的单
元,用来比较输入信号和基准信号的之间的相位.它的输出电压正比于两个输入信号之相
位差.⑵低通滤波器(LPF):是个线性电路,其作用是滤除鉴相器输出电压中的高频分量,起
平滑滤波的作用.通常由电阻、电容或电感等组成，有时也包含运算放大器。⑶压控振荡
器（VCO）：振荡频率受控制电压控制的振荡器，而振荡频率与控制电压之间成线性关系
。在PLL中，压控振荡器实际上是把控制电压转换为相位。
图1为上述三个部分组成PLL的方框图，它的工作过程如下：相位比较器把输入信号作为
标准，将它的频率和相位与从VCO输出端送来的信号进行比较。如果在它的工作范围内检
测出任何相位（频率）差，就产生一个误差信号Ve(t)，这个误差信号正比于输入信号和
VCO输出信号之间的相位差，通常是以交流分量调制的直流电平。由低通滤波器滤除误差
信号中的交流分量，产生信号Vd(t)去控制VCO，强制VCO朝着减小相位/频率误差的方向
改变其频率，使输入基准信号和VCO输出信号之间的任何频率或相位差逐渐减小直至为0
，这时我们就称环路已被锁定。
如果VCO的输出频率低于输入基准信号的频率，相位比较器的输出振幅就为正，经滤波后
去控制VCO，使其频率增加，直到两个信号的频率和相位精确同步。相反，若VCO输出频
率高于输入基准信号，相位比较器的输出会下降，使VCO锁定在输入基准信号的频率。
下面较详细地介绍它的捕捉过程和跟踪状态。
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