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锁相环的原理

资料介绍
锁相环的原理
1.锁相环的基本组成
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)。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。
锁相环通常由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)三部分组成,锁相
环组成的原理框图如图8-4-1所示。
锁相环中的鉴相器又称为相位比较器,它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差,
并将检测出的相位差信号转换成uD(t)电压信号输出,该信号经低通滤波器滤波后形成
压控振荡器的控制电压uC(t),对振荡器输出信号的频率实施控制。
2.锁相环的工作原理
锁相环中的鉴相器通常由模拟乘法器组成,利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如图8-4-
2所示。
鉴相器的工作原理是:设外界输入的信号电压和压控振荡器输出的信号电压分别为:
[pic]      (8-4-1)
[pic]     (8-4-2)
式中的ω0为压控振荡器在输入控制电压为零或为直流电压时的振荡角频率,称为电路的
固有振荡角频率。则模拟乘法器的输出电压uD为:
[pic]
[pic]
用低通滤波器LF将上式中的和频分量滤掉,剩下的差频分量作为压控振荡器的……
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