鎖相環路的特性及其應用
發布時間:2011-10-21
中心議題:
鎖相環路(Phase Lock Loop,PLL)是一種自動相位控製(APC)係統,是現代電子係統中應用廣泛的一個基本部件。它的基本作用是在環路中產生一個振蕩信號(有時也稱本地振蕩),這zhe個ge信xin號hao的de頻pin率lv受shou控kong製zhi電dian壓ya的de作zuo用yong,當dang環huan路lu鎖suo定ding時shi,振zhen蕩dang信xin號hao的de輸shu出chu頻pin率lv與yu輸shu入ru信xin號hao的de頻pin率lv完wan全quan相xiang等deng,兩liang個ge信xin號hao的de相xiang位wei差cha保bao持chi恒heng定ding。實shi現xian了le無wu頻pin率lv誤wu差cha的de信xin號hao跟gen蹤zong,合he理li地di選xuan擇zePLL的直流增益、振蕩頻率和相應帶寬可有效地改善環路性能,達到理想的效果。
鎖相環路的組成與特性
1.1 鎖相環路的組成
鎖相環路由3部分組成:鑒相器PD(Phase Detector)、環路濾波器LF(Loop Fillter)和壓控振蕩器VCO(Voltage-Control Oscillator)。組成框圖如圖1所示:
鑒相器PD 通常鑒相器由相乘器和低通濾波器組成;作用是將輸入信號的相位與VCO的輸出信號相位進行比較,並比較結果轉化為誤差電壓Ud(t);該電壓是兩個信號相位差的函數。
環路濾波器LF 是低通濾波器,作用是濾除誤差電壓Ud(t)中的高頻分量後得到控製電壓Uc(t),並加給壓控振蕩器。
壓控振蕩器VCO 通常由變容二極管和電抗管等組成振蕩電路;VCO的輸出頻率受Uc(t)的控製。
dangshuruxinhaoheshuchuxinhaopinlvxiangtongxiangchahengdingshi,jianxiangqishuchuzhongdedipinfenliangweiling,huanlulvboqideshuchuyeweiling,yakongzhendangqidezhendangpinlvbufashengbianhua。ruguoerzhedepinlvbuyizhi,zejianxiangqijiangchanshengdipinfenliang,bingtongguohuanlulvboqishiyakongzhendangqidepinlvfashengbianhua。huanlushejideqiadang,zhezhongbianhuajiangbuduanshishuchuxinhaodepinlvyushuruxinhaodepinlvquyuyizhi,zuizhongerzhepinlvxiangdengxiangweichahengding,Ud(t),Uc(t)均為直流電壓,VCO的輸出頻率將停止變化,環路處於“鎖定”狀態。當輸入信號的頻率發生變化時(VCO的控製範圍),VCO的輸出就能跟上這個變化,實施跟蹤和捕捉的過程,達到頻率相等的要求
1.2 鎖相環路的基本特性
正常工作時鎖相環路具有以下基本特性:
(1)良好的窄帶特性:當環路處於鎖定狀態時,鑒相器輸出的誤差電壓Ud(t)是一個能順利通過環路濾波器的直流電壓,如果此時輸入信號中有幹擾成分,則幹擾信號與VCO的輸出信號在鑒相器PD中比較所形成的誤差電壓受到環路濾波器的抑製(處於低通的通頻帶外),於是VCOdeshuchuxinhaozhongdeganraochengfendaweijianshao,cishihuanluxiangdangyuyigelvchuzaoshengdegaopinzhaidailvboqi,qitongpindaikeyizuodehenzhai,ruzaijishizhaohezizhijibaizhaohezidezhongxinpinlvshangshixianjihezizhijishihezidezhaidailvbo。zhezhongzhaidailvbotexingshiLC,RC、石英晶體等濾波器很難達到的。
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(2)鎖定後沒有頻差:在環路處於鎖定狀態時,環路的輸出信號和輸入信號的頻率相等,沒有剩餘頻差,隻有剩餘相位差。它比AFC係統更好地實現了頻率控製,因而在自動頻率控製、頻率合等技術方麵獲得了廣泛的應用
(3)自動跟蹤特性:一個已經處於鎖定狀態的環路,當輸入信號的頻率稍有變化時,VCOdepinlvlijifashengxiangyingdebianhua,shishuchupinlvyushurupinlvjiejinbingzuizhongdadaoxiangdeng。youshihuanlusuiweidadaosuodingzhuangtai,jingguozishendetiaojiezuoyongkeyibuzhuodaoshuruxinhaobingzuizhongsuoding
(4)易於集成化:組成鎖相環路的基本部件都易於采用集成電路,隨著集成技術的發展,整個環路包括一些放大元件、控製元件等均可集成在1塊芯片上,目前常用的主要有L562,L565,L564,CD4046等集成鎖相環。集成化可以減小設備體積、降低成本、提高設備的可靠性和穩定性,大大提高整機性能。
- 了解鎖相環路的組成
- 學習鎖相環路的基本特性
鎖相環路(Phase Lock Loop,PLL)是一種自動相位控製(APC)係統,是現代電子係統中應用廣泛的一個基本部件。它的基本作用是在環路中產生一個振蕩信號(有時也稱本地振蕩),這zhe個ge信xin號hao的de頻pin率lv受shou控kong製zhi電dian壓ya的de作zuo用yong,當dang環huan路lu鎖suo定ding時shi,振zhen蕩dang信xin號hao的de輸shu出chu頻pin率lv與yu輸shu入ru信xin號hao的de頻pin率lv完wan全quan相xiang等deng,兩liang個ge信xin號hao的de相xiang位wei差cha保bao持chi恒heng定ding。實shi現xian了le無wu頻pin率lv誤wu差cha的de信xin號hao跟gen蹤zong,合he理li地di選xuan擇zePLL的直流增益、振蕩頻率和相應帶寬可有效地改善環路性能,達到理想的效果。

1.1 鎖相環路的組成
鎖相環路由3部分組成:鑒相器PD(Phase Detector)、環路濾波器LF(Loop Fillter)和壓控振蕩器VCO(Voltage-Control Oscillator)。組成框圖如圖1所示:
鑒相器PD 通常鑒相器由相乘器和低通濾波器組成;作用是將輸入信號的相位與VCO的輸出信號相位進行比較,並比較結果轉化為誤差電壓Ud(t);該電壓是兩個信號相位差的函數。
環路濾波器LF 是低通濾波器,作用是濾除誤差電壓Ud(t)中的高頻分量後得到控製電壓Uc(t),並加給壓控振蕩器。
壓控振蕩器VCO 通常由變容二極管和電抗管等組成振蕩電路;VCO的輸出頻率受Uc(t)的控製。
dangshuruxinhaoheshuchuxinhaopinlvxiangtongxiangchahengdingshi,jianxiangqishuchuzhongdedipinfenliangweiling,huanlulvboqideshuchuyeweiling,yakongzhendangqidezhendangpinlvbufashengbianhua。ruguoerzhedepinlvbuyizhi,zejianxiangqijiangchanshengdipinfenliang,bingtongguohuanlulvboqishiyakongzhendangqidepinlvfashengbianhua。huanlushejideqiadang,zhezhongbianhuajiangbuduanshishuchuxinhaodepinlvyushuruxinhaodepinlvquyuyizhi,zuizhongerzhepinlvxiangdengxiangweichahengding,Ud(t),Uc(t)均為直流電壓,VCO的輸出頻率將停止變化,環路處於“鎖定”狀態。當輸入信號的頻率發生變化時(VCO的控製範圍),VCO的輸出就能跟上這個變化,實施跟蹤和捕捉的過程,達到頻率相等的要求
1.2 鎖相環路的基本特性
正常工作時鎖相環路具有以下基本特性:
(1)良好的窄帶特性:當環路處於鎖定狀態時,鑒相器輸出的誤差電壓Ud(t)是一個能順利通過環路濾波器的直流電壓,如果此時輸入信號中有幹擾成分,則幹擾信號與VCO的輸出信號在鑒相器PD中比較所形成的誤差電壓受到環路濾波器的抑製(處於低通的通頻帶外),於是VCOdeshuchuxinhaozhongdeganraochengfendaweijianshao,cishihuanluxiangdangyuyigelvchuzaoshengdegaopinzhaidailvboqi,qitongpindaikeyizuodehenzhai,ruzaijishizhaohezizhijibaizhaohezidezhongxinpinlvshangshixianjihezizhijishihezidezhaidailvbo。zhezhongzhaidailvbotexingshiLC,RC、石英晶體等濾波器很難達到的。
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(2)鎖定後沒有頻差:在環路處於鎖定狀態時,環路的輸出信號和輸入信號的頻率相等,沒有剩餘頻差,隻有剩餘相位差。它比AFC係統更好地實現了頻率控製,因而在自動頻率控製、頻率合等技術方麵獲得了廣泛的應用
(3)自動跟蹤特性:一個已經處於鎖定狀態的環路,當輸入信號的頻率稍有變化時,VCOdepinlvlijifashengxiangyingdebianhua,shishuchupinlvyushurupinlvjiejinbingzuizhongdadaoxiangdeng。youshihuanlusuiweidadaosuodingzhuangtai,jingguozishendetiaojiezuoyongkeyibuzhuodaoshuruxinhaobingzuizhongsuoding
(4)易於集成化:組成鎖相環路的基本部件都易於采用集成電路,隨著集成技術的發展,整個環路包括一些放大元件、控製元件等均可集成在1塊芯片上,目前常用的主要有L562,L565,L564,CD4046等集成鎖相環。集成化可以減小設備體積、降低成本、提高設備的可靠性和穩定性,大大提高整機性能。
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