锁相环基本原理

详细介绍了锁相环的基本原理
§1-2 锁相环路的工作原理

锁相环路实质上是一个相差自动调节系统。为了掌握环路的工作原理，理解环
路工作过程中发生的物理现象，必须导出环路的相位数学模型和微积分方程。为此，
首先必须了解组成基本锁相环路各部件的功能模型，然后串联起来就组成了锁相环
路的相位数学模型，最后列出微积分方程。


§1-2-1 主要部件的功能模型
锁相环路由三个基本部件组成如图1－1所示。图中vi(t)和vo(t)分别表示环路的




图1－1 基本锁相环路的组成
输入、输出信号电压。现将三个基本部件的工作原理分述如下：


1、鉴相器
鉴相器的任务是对它的两个输入信号进行比较。当环路锁定时，鉴相器输出正
比于这两个输入信号相位差的直流电压Vd。
鉴相器的电路形式很多，有模拟的、取样的和数字的。作为原理分析，通常使
用正弦特性的鉴相器。理由是正弦理论比较成熟，分析简单方便，实际上各种鉴相
特性当信噪比降低时，都趋向于正弦特性。
原则上，任何一种理想的模拟乘法器都可以作为具有正弦特性的鉴相器，如图
1－2所示。输入信号vi(t)和压控振荡器的输出信号vo(t)分别加到乘法器的两个输入
端。设输入信号为
vi(t)=Visin[ωit+θi(t)] (1-1)
式中，Vi为输入信号的振幅；
ωi为输入信号的角频率；
θi(t)为输入信号以其载波相位ωit为参考的瞬时相位。
压控振荡器输出信号为
vo(t)=Vo