锁相环PLL的电路原理以及基本构成

锁相环PLL的电路原理以及基本构成

锁相环（phase locked loop），顾名思义，就是锁定相位的环路。学过自动控制原理的人都知道，这是一种典型的反馈控制电路，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，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，一般用于闭环跟踪电路。是无线电发射中使频率较为稳定的一种方法，主要有VCO（压控振荡器）和PLL IC （锁相环集成电路），压控振荡器给出一个信号，一部分作为输出，另一部分通过分频与PLL IC所产生的本振信号作相位比较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变化，则PLL IC的电压输出端的电压发生变化，去控制VCO，直到相位差恢复，达到锁相的目的。能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。

PLL（锁相环）电路原理

在通信机等所使用的振荡电路，其所要求的频率范围要广，且频率的稳定度要高。无论多好的LC振荡电路，其频率的稳定度，都无法与晶体振荡电路比较。但是，晶体振荡器除了可以使用数字电路分频以外，其频率几乎无法改变。如果采用PLL（锁相环）（相位锁栓回路，PhaseLockedLoop）技术，除了可以得到较广的振荡频率范围以外，其频率的稳定度也很高。此一技术常使用于收音机，电视机的调谐电路上，以及CD唱盘上的电路。PLL（锁相环）电路的基本构成

PLL（锁相环）电路的概要

图1所示的为PLL（锁相环）电路的基本方块图。此所使用的基准信号为稳定度很高的晶体振荡电路信号。

此一电路的中心为相位此较器。相位比较器可以将基准信号与VCO （V oltage Controlled Oscillator电压控制振荡器）的相位比较。如果此两个信号之间有相位差存在时，便会产生相位误差信号输出。

（将VCO的振荡频率与基准频率比较，利用反馈电路的控制，使两者的频率为一致。）

PLL简介

pll是锁相环（Phase-Locked Loop）的英文简称，用来使外部的输入信号和内部的振荡信号同步。pll是用于振荡器中的反馈控制电路。 目录 pll的原理 pll的构成 pll的应用 pll的动作机理 pll的原理 pll是无线电发射中使频率较为稳定的一种方法,主要有VCO (压控振荡器)和PLL IC ,压控振荡器给出一个信号,一部分作为输出,另一部分通过分频和PLL IC所产生的本振信号作相位比较,为了保持频率不变,就要求相位差不发生改变,如果有相位差的变化,则PLL IC的电压输出端的电压发生变化,去控制VCO,直到相位差恢复达到锁频的目的。能使受控振荡器的频率和相位均和输入信号保持确定关系的闭环电子电路。 pll的构成 锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。鉴相器用来鉴别输入信号Ui 和输出信号Uo之间的相位差，并输出误差电压Ud 。Ud 中的噪声和干扰成分被低通性质的环路滤波器滤除，形成压控振荡器（VCO）的控制电压Uc。Uc作用于压控振荡器的结果是把它的输出振荡频率f。拉向环路输入信号频率fi ，当二者相等时，环路被锁定，称为入锁。维持锁定的直流控制电压由鉴相器提供，因此鉴相器的两个输入信号间留有一定的相位差。锁相环最初用于改善电视接收机的行同步和帧同步，以提高抗干扰能力。 pll的应用 1．锁相环在调制和解调中的应用载波信号的参数有幅度、频率和位相，所以，调制有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）三种。调幅波的特点是频率和载波信号的频率相等，幅度随输入信号幅度的变化而变化；调频波的特点是幅度和载波信号的幅度相等，频率随输入信号幅度的变化而变化。 2．锁相环在调频和解调电路中的应用调频波的特点是频率随调制信号幅度的变化而变化。压控振荡器的振荡频率取决于输入电压的幅度。当载波信号的频率和锁相环的固有振荡频率ω0 相等时，压控振荡器输出信号的频率将保持ω0 不变。若压控振荡器的输入信号除了有锁相环低通滤波器输出的信号uc 外，还有调制信号ui，则压控振荡器输出信号

锁相环PLL的电路原理以及基本构成

锁相环PLL的电路原理以及基本构成 锁相环（phase locked loop），顾名思义，就是锁定相位的环路。学过自动控制原理的人都知道，这是一种典型的反馈控制电路，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，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，一般用于闭环跟踪电路。是无线电发射中使频率较为稳定的一种方法，主要有VCO（压控振荡器）和PLL IC （锁相环集成电路），压控振荡器给出一个信号，一部分作为输出，另一部分通过分频与PLL IC所产生的本振信号作相位比较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变化，则PLL IC的电压输出端的电压发生变化，去控制VCO，直到相位差恢复，达到锁相的目的。能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。 PLL（锁相环）电路原理 在通信机等所使用的振荡电路，其所要求的频率范围要广，且频率的稳定度要高。无论多好的LC振荡电路，其频率的稳定度，都无法与晶体振荡电路比较。但是，晶体振荡器除了可以使用数字电路分频以外，其频率几乎无法改变。如果采用PLL（锁相环）（相位锁栓回路，PhaseLockedLoop）技术，除了可以得到较广的振荡频率范围以外，其频率的稳定度也很高。此一技术常使用于收音机，电视机的调谐电路上，以及CD唱盘上的电路。PLL（锁相环）电路的基本构成 PLL（锁相环）电路的概要 图1所示的为PLL（锁相环）电路的基本方块图。此所使用的基准信号为稳定度很高的晶体振荡电路信号。 此一电路的中心为相位此较器。相位比较器可以将基准信号与VCO （V oltage Controlled Oscillator电压控制振荡器）的相位比较。如果此两个信号之间有相位差存在时，便会产生相位误差信号输出。 （将VCO的振荡频率与基准频率比较，利用反馈电路的控制，使两者的频率为一致。）

(完整版)锁相环工作原理

基本组成和锁相环电路 1、频率合成器电路 频率合成器组成： 频率合成器电路为本机收发电路的频率源，产生接收第一本机信号源和发射电路的发射信号源，发射信号源主要由锁相环和VCO电路直接产生。如图3-4所示。 在现在的移动通信终端中，用于射频前端上下变频的本振源（LO），在射频电路中起着非常重要的作用。本振源通常是由锁相环电路（Phase-Locked Loop）来实现。 2.锁相环： 它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域 3.锁相环基本原理： 锁相环包含三个主要的部分:⑴鉴相器(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。 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。 锁相环电路是一种相位负反馈系统。一个完整的锁相环电路是由晶振、鉴相器、R分频器、N分频器、压控振荡器（VCO）、低通滤波器（LFP）构成，并留有数据控制接口。 锁相环电路的工作原理是：在控制接口对R分频器和N分频器完成参数配置后。晶振产生的参考频率（Fref）经R分频后输入到鉴相器，同时VCO的输出频率（Fout）也经N分频后输入到鉴相器，鉴相器对这两个信号进行相位比较，将比较的相位差以电压或电流的方式输出，并通过LFP滤波，加到VCO的调制端，从而控制VCO的输出频率，使鉴相器两输入端的输入频率相等。 锁相环电路的计算公式见公式: Fout=(N/R)Fref 由公式可见，只要合理设置数值N和R，就可以通过锁相环电路产生所需要的高频信号。 4.锁相环芯片 锁相环的基准频率为13MHz，通过内部固定数字频率分频器生成5KHz或6.25KHz的参考频率。VCO振荡频率通过IC1 内部的可编程分频器分频后，与基准频率进行相位比较，产生误差控制信号，去控制VCO，改变VCO的振荡频率，从而使VCO输出的频率满足要求。如图3-5所示。 N=F VCO/F R N：分频次数 F VCO：VCO振荡频率

锁相环(PLL)的工作原理

锁相环(PLL)的工作原理 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,Phase-Locked Loop）。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,Phase Detector）、环路滤波器（LF,Loop Filter）和压控振荡器（VCO,Voltage Controlled Oscillator）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u D（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u C（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： （8-4-1） （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u D为： 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输入控制电压u C （t）。即u C（t）为： （8-4-3） 式中的ωi为输入信号的瞬时振荡角频率，θi（t）和θO（t）分别为输入信号和输出信号的瞬时位相，根据相量的关系可得瞬时频率和瞬时位相的关系为： 即（8-4-4） 则，瞬时相位差θd为: （8-4-5） 对两边求微分，可得频差的关系式为 （8-4-6） 上式等于零，说明锁相环进入相位锁定的状态，此时输出和输入信号的频率和相位保持恒定不变的状态，u c（t）为恒定值。当上式不等于零时，说明锁相环的相位还未锁定，输入信号和输出信号的频率不等，u c（t）随时间而变。 因压控振荡器的压控特性如图8-4-3所示，该特性说明压控振荡器的振荡频率ωu以ω0为中心，随输入信号电压u c（t）的变化而变化。该特性的表达式为 （8-4-7） 上式说明当u c（t）随时间而变时，压控振荡器的振荡频率 ωu也随时间而变，锁相环进入“频率牵引”，自动跟踪捕捉 输入信号的频率，使锁相环进入锁定的状态，并保持ω0=ωi 的状态不变。

锁相环电路设计

锁相环电路设计：让你的电路更稳定 锁相环（PLL）电路是一种常用的控制电路，可以用来实现频率合成、时钟与信号恢复等功能。在电子设备中，PLL电路的使用非常广泛，因为它能够使电路的频率更加精确、稳定，使电路的性能更优秀。本 文将介绍PLL电路的基本原理、设计方法和应用技巧。 一、PLL电路的基本原理 PLL电路的基本构成包括：相锁环（Phase-Locked Loop，PLL）模块、反馈电路和指令电路。根据反馈信号的不同，又可以将PLL电路 分为：模拟PLL和数字PLL两类。 模拟PLL是指使用模拟电路实现的PLL电路，适用于处理频率较低、波形较简单的信号。数字PLL是把PLL电路中的关键部分数字化，使用数字处理技术实现PLL电路，适用于对高速、复杂信号的处理。 PLL电路的基本原理是通过比较两个不同频率的信号，调节反馈电路的传递函数，使输出信号与参考信号保持同步，最终达到同步稳定 的效果。 二、PLL电路的设计方法 设计PLL电路时需要注意以下几点： 1. 选择适合的锁相范围

锁相范围一般是指锁相环能够自动跟踪的信号频率范围。选择适 合的锁相范围可以使PLL电路更加灵活、稳定。 2. 选择适合的环路带宽和相位裕度 环路带宽是锁相环的工作频带范围，它决定了PLL电路的速度和 稳定性。相位裕度是指锁相环输出信号相位与参考信号相位的差值， 它直接影响锁相环的稳定性。选择适合的环路带宽和相位裕度可以使PLL电路更加稳定、可靠。 3. 选择合适的滤波器 为了降低PLL电路输出信号中的噪声和抖动，需要在反馈电路中 添加合适的滤波器。选择合适的滤波器可以使PLL电路的性能更加优秀。 三、PLL电路的应用技巧 1. 尽量避免信号功率幅度过大或过小 PLL电路对信号功率幅度很敏感，过大或过小的信号功率都会对 PLL电路的稳定性产生不良影响。因此，在设计和应用时，应尽量避免信号功率偏离正常值。 2. 注意环路稳定性 PLL电路不同于普通反馈电路，它需要有信号的引导才能正常工作。因此，需要对PLL电路的环路稳定性进行严格的检测和分析，确保其 稳定性和可靠性。

锁相环原理

1锁相环的基本原理 1.1 锁相环的基本构成 锁相环路（PLL ）是一个闭环的跟踪系统，它能够跟踪输入信号的相位和频率。确切地讲，锁相环是一个使用输出信号（由振荡器产生的）与参考信号或者输入信号在频率和相位上同步的电路。在同步（通常称为锁定）状态，振荡器输出信号和参考信号之间的相位差为零，或者保持常数。 如果出现相位误差，一种控制机理作用到振荡器上，使得相位误差再次减小到最小。在这样的控制系统中，实际输出信号的相位锁定到参考信号的相位，因而我们称之为锁相环。 锁相环在无线电技术的许多领域，如调制与解调、频率合成、数字同步系统等方面得到了广泛的应用，已经成为现代模拟与数字通信系统中不可缺少的基本部件。 锁相环通常由鉴相器（PD ），环路滤波器（LF ）和压控振荡器（VCO ）三个基本部件组成。如图1-1所示： 图1-1 锁相环的基本构成 在PLL 中，PD 是一个相位比较器，比较基准信号（输入信号）i u （t ）与输出信号o u （t ）之间的相位偏差()e t ，并由此产生误差信号()d u t ；LF 是一个低通滤波器，用来滤除()d u t 中的高频成分，起滤波平滑作用，以保证环路稳定和改善环路跟踪性能，最终输出控制电压()c u t ；VCO 是一个电压/频率变换装置，产生本地振荡频率，其振荡频率受()c u t 控制，产生频率偏移，从而跟踪输入信号的频率。 整个锁相环路根据输入信号与本地振荡信号之间的相位误差对本地振荡信号的相位进行连续不断的反馈调节，从而达到使本地振荡信号相位跟踪输入信号相位的目的。

1.1.1 鉴相器 鉴相器是一个相位比较器，比较两个输入信号的相位，产生误差相位，并转换为误差电压()d u t 。 鉴相器有多种类型，如模拟乘法器型、取样保持型、边沿触发数字型等，其特性也可以是多种多样的，有正弦特性、三角特性、锯齿特性等，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。 常用的正弦鉴相器可以用模拟乘法器与低通滤波器的串接作为模型，如图1-2所示。输入信号()i u t 和压控振荡器的输出信号()o u t 分别加到乘法器的两个输入端。 图1-2 正弦鉴相器模型 设输入信号为： []()sin ()i i i i u t u t t ωθ=??+ (1-1) 其中：()i u t 为输入信号的幅度；()i t ω为输入信号的角频率；()i t θ为输入信号以其载波相位()i t ω为参考的瞬时相位。 压控振荡器输出信号为 []()cos ()()o o o o u t u t t ωθ=?+ (1-2) 其中：o u 为压控振荡器输出信号的振幅； o ω为压控荡器固有角频率；()o t θ为压控振荡器输出的信号以其固有振荡相位()o t ω为参考的瞬时相位。 一般情况下，两个输入信号的频率是不相同的。但是，相位比较只有在相同频率情况下才有意义，所以为了适应鉴相器进行同频比相的需要，现统一以压控振荡器固有振

PLL锁相环的基本结构及工作原理

PLL锁相环的基本结构及工作原理 PLL（Phase Locked Loop）：为锁相回路或锁相环，用来统一整合时脉讯号，使高频器件正常工作，如内存的存取资料等。PLL用于振荡器中的反馈技术。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。一般的晶振由于工艺与成本原因，做不到很高的频率，而在需要高频应用时，有相应的器件VCO，实现转成高频，但并不稳定，故利用锁相环路就可以实现稳定且高频的时脉冲讯号。 锁相的意义是相位同步的自动控制，能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环，简称PLL。它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。 一个典型的锁相环（PLL）系统，是由鉴相器（PD），压控荡器（VCO）和低通滤波器（LPF）三个基本电路组成，如图 锁相环路的捕捉与跟踪过程 当锁相环路刚开始工作时，其起始时一般都处于失锁状态，由于输入到鉴相器的二路信号之间存在着相位差，鉴相器将输出误差电压来改变压控振荡器的振荡频率，使之与基准信号相一致。锁相环由失锁到锁定的过程，人们称为捕捉过程。系统能捕捉的最大频率范围或最大固有频带称为捕捉带或捕捉范围。 当锁相环路锁定后，由于某些原因引起输入信号或压控振荡器频率发生变化，环路可以通过自身的反馈迅速进行调节。结果是VCO的输出频率、相位又被锁定在基准信号参数上，从而又维持了环路的锁定。这个过程人们称为环路的跟踪过程。系统能保持跟踪的最大频率范围或最大固有频带称为同步带或同步范围，或称锁定范围。 捕捉过程与跟踪过程是锁相环路的两种不同的自动调节过程。 由此可见，自动频率控制（AFC）电路，在锁定状态下，存在着固定频差。而锁相环路控制（PLL）电路，在锁定状态下，则存在着固定相位差。虽然锁相环存在着相位差，但它和基准信号之间不存在频差，即输出频率等于输入频率．这也表明，通过锁相环来进行频

pll电路原理

pll电路原理 PLL（Phase-Locked Loop）电路原理是一种常用于时钟和信号处理的电路，它由相位比较器、低通滤波器、振荡器和分频器等组成。PLL电路通过不断调整振荡器的频率，使其与输入信号的相位保持一致，从而实现信号的稳定和同步。 相位比较器是PLL电路的核心部件，它用于比较输入信号和振荡器输出信号的相位差，并产生相应的控制信号。相位比较器的输出信号经过低通滤波器进行滤波处理，得到控制电压，用于调整振荡器的频率。滤波器的作用是去除掉相位比较器输出信号中的高频噪声，使得控制电压更加稳定。振荡器产生一个稳定的参考信号，它的频率可以通过调整振荡器的控制电压来改变。分频器用于将振荡器的输出信号进行分频，得到所需的时钟信号。 PLL电路的工作原理如下：首先，将输入信号和振荡器的输出信号送入相位比较器进行比较，得到一个控制电压。这个控制电压经过低通滤波器滤波后，作用于振荡器，调整其频率。随着频率的变化，振荡器的输出信号也发生相应的改变。经过分频器分频后，得到所需的稳定的时钟信号。 PLL电路具有许多优点。首先，它可以提供高精度的时钟信号，用于系统的同步和定时。其次，PLL电路可以自动跟踪输入信号的频率和相位变化，并及时调整振荡器的频率，使其保持与输入信号的相位一致。此外，PLL电路还可以实现频率合成和时钟倍频等功能，

广泛应用于通信、计算机、音视频设备等领域。 然而，PLL电路也存在一些局限性。首先，由于振荡器的频率调整需要一定的时间，所以PLL电路的响应速度有一定的限制。其次，当输入信号的频率变化范围较大时，PLL电路可能会失去锁定，导致输出信号不稳定。此外，PLL电路的设计和调试较为复杂，需要考虑相位比较器的选择、滤波器的参数以及振荡器的稳定性等因素。在实际应用中，根据不同的需求可以采用不同类型的PLL电路。例如，常见的整数-N型PLL电路可以实现频率的整数倍增加和减小，适用于时钟倍频和频率合成等应用；而分数-N型PLL电路则可以实现非整数倍的频率变换，适用于通信系统中的频率调制和解调等应用。 PLL电路是一种重要的时钟和信号处理电路，通过不断调整振荡器的频率来实现输入信号的同步和稳定。它在各个领域中有着广泛的应用，对于提高系统的性能和可靠性具有重要作用。

锁相环工作原理

锁相环工作原理 锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常用的电子电路，用于在信号处理和通信系统中实现频率合成、时钟恢复、频率跟踪等功能。本文将详细介绍锁相环的工作原理及其主要组成部分。 一、锁相环的工作原理 锁相环的工作原理基于负反馈控制系统。它通过比较输入信号和参考信号的相位差，并根据相位差的大小来调节输出信号的频率和相位，使得输出信号与参考信号保持同步。锁相环的核心是相位比较器、低通滤波器和控制电压发生器。 1. 相位比较器（Phase Detector） 相位比较器是锁相环的核心部分，用于比较输入信号和参考信号的相位差。常见的相位比较器有边沿比较器、乘法器相位比较器等。相位比较器的输出信号表示相位差的大小和方向。 2. 低通滤波器（Low-Pass Filter） 相位比较器的输出信号经过低通滤波器进行滤波，去除高频噪声和不稳定的分量，得到平滑的控制电压。低通滤波器的输出信号作为控制电压输入到控制电压发生器。 3. 控制电压发生器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO） 控制电压发生器根据低通滤波器的输出信号来产生控制电压，控制电压的大小和极性决定了VCO输出信号的频率和相位。VCO的输出信号作为反馈信号输入到相位比较器，与参考信号进行相位比较。 二、锁相环的主要组成部分

锁相环主要由相位比较器、低通滤波器、控制电压发生器和VCO组成。除了这些基本组成部分，锁相环还可以包括频率分频器、倍频器、环路滤波器等辅助电路。 1. 相位比较器 相位比较器用于比较输入信号和参考信号的相位差。常见的相位比较器有边沿比较器和乘法器相位比较器。边沿比较器通过检测输入信号和参考信号的上升沿或下降沿来判断相位差的变化，输出脉冲信号。乘法器相位比较器将输入信号和参考信号相乘，得到一个包含相位差信息的直流信号。 2. 低通滤波器 低通滤波器用于平滑相位比较器的输出信号，去除高频噪声和不稳定的分量，得到平稳的控制电压。低通滤波器通常采用RC电路结构，通过选择合适的电容和电阻值来滤波。 3. 控制电压发生器 控制电压发生器根据低通滤波器的输出信号来产生控制电压，控制电压的大小和极性决定了VCO输出信号的频率和相位。控制电压发生器通常采用运放电路或数字控制电路实现。 4. VCO VCO是锁相环中最重要的部分，它根据控制电压的变化来调整输出信号的频率和相位。VCO通常采用LC谐振电路或晶体振荡器实现，可以提供稳定的输出信号。 三、锁相环的应用 锁相环广泛应用于通信、测量、控制等领域。以下是锁相环的几个常见应用： 1. 频率合成

简述锁相环的基本的原理

简述锁相环的基本的原理 锁相环（Phase Locked Loop，PLL）是一种广泛应用于通信、控制、测量等领域的电路。它的基本原理是通过对输入信号进行频率比较和 反馈控制，使输出信号与输入信号保持同步。锁相环由相频检测器、 低通滤波器、振荡器和分频器四部分组成。 首先，输入信号经过相频检测器与参考信号进行比较，产生一个误差 电压。相频检测器可以采用多种形式，如乘法器、差分放大器等。其 中乘法器型相频检测器的原理是将输入信号和参考信号同时输入到乘 法器中，输出为两者之积。当两个信号同步时，输出为最大值；当两 个信号不同步时，输出为零。差分放大器型相频检测器则是将输入信 号和参考信号分别经过两个放大电路后再进行差分运算，得到误差电压。 接下来，误差电压经过低通滤波器进行滤波处理，并作为振荡器的控 制电压。振荡器可以采用多种形式，如晶体振荡器、RC振荡器等。其作用是产生一个固定频率的信号，并将其与输入信号进行比较。如果 两者频率相同，那么输出信号就会与输入信号同步；如果两者频率不同，那么输出信号就会产生相位偏差。 最后，输出信号经过分频器进行分频处理，得到反馈信号。这个反馈

信号作为参考信号再次经过相频检测器和低通滤波器，形成一个闭环 控制系统。通过不断调整振荡器的频率和相位，使得输出信号与输入 信号保持同步。 锁相环具有快速、准确、稳定等优点，在许多领域都有广泛的应用。 例如在通信系统中，锁相环可以用于时钟恢复、调制解调、载波恢复 等方面；在控制系统中，锁相环可以用于精密定位、速度控制等方面；在测量系统中，锁相环可以用于精密测量、频率合成等方面。 总之，锁相环是一种基于反馈控制原理的电路，在许多领域都有着广 泛的应用前景。

锁相环的基本原理

锁相环的基本原理 简介 锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）是一种在电子电路中常用的控制系统，用于将输入信号的频率和相位稳定地跟踪和锁定到参考信号。锁相环在许多应用中被广泛使用，例如通信系统、时钟同步、音频和视频处理等。本文将详细介绍锁相环的基本原理。 锁相环的组成 一个典型的锁相环由三个主要部分组成： 1.相频检测器（Phase Detector）：用于比较参考信号和反馈信号的相位差， 并产生一个误差信号。 2.低通滤波器（Low-Pass Filter）：将相频检测器的误差信号进行滤波，得 到一个平滑的控制信号。 3.振荡器（Oscillator）：根据控制信号改变自身的频率和相位，产生与参考 信号同频率、同相位的输出信号。 工作原理 锁相环的基本原理是通过不断调整振荡器的频率和相位，使得其输出信号与参考信号保持同频率、同相位。这样做的目的是为了消除输入信号和参考信号之间的相位差。下面将详细介绍锁相环的工作原理。 相频检测器 相频检测器是锁相环的核心组件之一，用于比较参考信号和反馈信号之间的相位差，并产生一个误差信号。常见的相频检测器有比较器（Comparator）和乘法器（Multiplier）两种形式。 比较器相频检测器的工作原理是将参考信号和反馈信号进行比较，得到一个脉冲信号，脉冲的宽度和相位差成正比。乘法器相频检测器则是将参考信号和反馈信号相乘，得到一个输出信号，输出信号的幅度和相位差成正比。

低通滤波器 相频检测器的输出信号通常是一个脉冲信号或者正弦波信号，需要经过低通滤波器进行滤波以去除高频噪声和脉冲干扰，得到一个平滑的控制信号。低通滤波器可以使用RC滤波器或者数字滤波器来实现。 低通滤波器的作用是让锁相环系统对相位差的变化做出较为平滑的响应，防止频繁的频率和相位调整对系统稳定性产生不利影响。 振荡器 振荡器是锁相环的另一个核心组件，可以采用电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）或者数字控制振荡器（Digital Controlled Oscillator，DCO）。 振荡器根据控制信号改变自身的频率和相位。当输入信号和参考信号之间存在相位差时，相频检测器会产生一个误差信号，经过低通滤波器后传递给振荡器，振荡器根据误差信号改变自身的频率和相位，使得输出信号逐渐与参考信号保持同频率、同相位。 反馈回路 锁相环的反馈回路起到调整振荡器频率和相位的作用。当输入信号和参考信号之间的相位差发生变化时，相频检测器会产生一个误差信号，经过低通滤波器后传递给振荡器，振荡器根据误差信号调整自身的频率和相位，将输出信号与参考信号同步。 锁相环的反馈回路使得输出信号不断与参考信号同步，从而消除输入信号和参考信号之间的相位差。 锁相环应用 锁相环具有频率稳定、相位跟踪和抑制噪声等特性，广泛应用于各种领域。 通信系统 在通信系统中，锁相环常用于时钟恢复、频率合成、时钟同步等关键功能。锁相环可以将参考信号的频率和相位稳定地传递给整个系统，确保系统的正常运行。

PLL电路的基本工作原理

PLL电路的基本工作原理 PLL（Phase-Locked Loop）电路是一种用于鉴频、频率合成和时钟提 取等应用的电路。其基本组成部分包括相锁环比较器、低通滤波器、VCO （Voltage Controlled Oscillator）和反馈电路。PLL电路能够通过对 输入信号进行锁定，保持输出频率与输入信号频率之间的固定差值。 PLL的基本工作原理可以通过以下步骤描述： 1.稳定状态：在PLL电路的初始状态下，VCO的输出频率被设定为一 个初始值。锁相环比较器将输入信号和VCO的输出信号进行比较，然后将 比较结果送入低通滤波器。 2.锁定过程：当输入信号的频率略有变化时，比较器的输出信号会发 生变化。低通滤波器通过滤除比较器输出的高频成分，只保留其直流分量，然后将其送入VCO的控制端。通过控制输入给VCO的直流电压，VCO的输 出频率可以随之调整。 3.锁定稳态：经过一段时间后，VCO的输出频率将与输入信号频率之 间保持一个固定的差值，这个差值称为相位差。低通滤波器在此过程中起 到平滑响应的作用，保证VCO的控制电压逐渐稳定。 总结起来，PLL的基本工作原理可以概括为通过不断比较输入信号和VCO输出信号的相位差，然后通过调整VCO的输入电压来实现相位差的稳定。通过反馈电路和低通滤波器的作用，使得VCO的输出频率与输入信号 的频率之间相差一个固定的相位差。 1.鉴频功能：PLL电路可以对输入信号进行鉴频，即可以提取输入信 号的频率信息。通过测量输入信号和VCO输出信号的相位差，可以得到输 入信号的频率。

2.频率合成：通过改变VCO的控制电压，可以实现VCO输出频率是输入信号频率的整数倍。这可以用于产生高稳定性的时钟信号或者合成特定的频率信号。 3.时钟提取：PLL电路也可以用于提取时钟信号。输入信号是待提取的信号，而VCO的输出频率是预定的时钟频率。通过PLL电路的控制，VCO的输出信号能够与输入信号同步，从而实现时钟信号的提取。 4.误差检测和调整：PLL电路可以通过控制VCO的输入电压来调整VCO的输出频率，从而实现对输入信号的跟踪或校正。当输入信号的频率发生变化时，PLL可以自动对VCO的频率进行调整，使得VCO的输出频率保持与输入信号的同步。 总之，PLL电路利用反馈和稳定性原理实现信号频率的锁定和控制。其基本工作原理在鉴频、频率合成和时钟提取等电路中有着广泛的应用。

锁相环的基本原理和应用

锁相环的基本原理和应用 1. 什么是锁相环 锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种电路模块，其基本原理是通过 对输入信号和参考信号的相位进行比较和调节，以使输出信号与参考信号保持稳定的相位差。锁相环广泛应用于通信、测量、频率合成等领域，因其能够实现信号调频、时钟控制等功能而备受关注。 2. 锁相环的基本结构 锁相环由相位比较器（Phase Comparator）、环路滤波器（Loop Filter）、振 荡器（VCO）和分频器（Divider）组成。其基本结构如下所示： •相位比较器：相位比较器用于比较输入信号和参考信号的相位差，并产生一个与相位差成正比的控制电压。 •环路滤波器：环路滤波器用于平滑相位比较器输出的控制电压，并将其转换成稳定的直流电压。 •振荡器：振荡器根据环路滤波器输出的控制电压来调节其输出频率，使其与参考信号频率保持一致。 •分频器：分频器将振荡器输出的信号进行频率分频，以产生一个与参考信号频率一致且稳定的输出信号。 3. 锁相环的工作过程 锁相环的工作过程可以分为四个阶段：捕获（Capture）、跟踪（Track）、保 持（Hold）和丢失（Lose）四个阶段。 •捕获阶段：在捕获阶段，锁相环通过不断调节VCO的频率，使其与参考信号频率逐渐接近，并将相位差逐渐减小。 •跟踪阶段：当锁相环的输出频率与参考信号频率相等时，进入跟踪阶段。在该阶段，VCO的频率和相位与输入信号保持一致。 •保持阶段：在保持阶段，锁相环维持着与输入信号相同的相位和频率。 任何相位和频率的变化都会通过反馈回路进行补偿。 •丢失阶段：如果输入信号的频率超出锁相环的捕获范围，锁相环无法跟踪该信号，进入丢失阶段。在该阶段，锁相环输出的信号频率与输入信号频率不一致。

PLL锁相环的基本原理

锁相的意义是相位同步的自动控制，能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环，简称PLL。它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。 一个典型的锁相环（PLL）系统，是由鉴相器（PD），压控荡器（VCO）和低通滤波器（LPF）三个基本电路组成，如图1， 图1 一、鉴相器（PD） 构成鉴相器的电路形式很多，这里仅介绍实验中用到的两种鉴相器。1．异或门鉴相器异或门的逻辑真值表示于表1，图2是逻辑符号图。 从表1可知，如果输入端A和B分别送入占空比为50%的信号波形，则当两者存在相位差Dθ时，输出端F的波形的占空比与Δθ有关，见图3。将F输出波形通过积分器平滑，则积分器输出波形的平均值，它同样与Δθ有关，这样，我们就可以利用异或门来进行相位到电压的转换，构成相位检出电路。于是经积分器积分后的平均值（直流分量）为：U = Vdd * Δθ/π (1)不同的Δθ，有不同的直流分量Vd。Δθ与V的关系可用图4来描述。从图中可知，两者呈简单线形关系：Ud = Kd *Δθ(2) Kd 为鉴相灵敏度 图3

图4 2．边沿触发鉴相器前已述及，异或门相位比较器在使用时要求两个作比较的信号必须是占空比为50%的波形，这就给应用带来了一些不便。而边沿触发鉴相器是通过比较两输入信号的上跳边沿（或下跳边沿）来对信号进行鉴相，对输入信号的占空比不作要求。 二、压控振荡器（VCO） 压控振荡器是振荡频率ω0受控制电压UF（t）控制的振荡器，即是一种电压——频率变换器。VCO的特性可以用瞬时频率ω0（t）与控制电压UF（t）之间的关系曲线来表示。未加控制电压时（但不能认为就是控制直流电压为0，因控制端电压应是直流电压和控制电压的叠加），VCO的振荡频率，称为自由振荡频率ωom，或中心频率，在VCO线性控制范围内，其瞬时角频率可表示为： ωo（t）= ωom + K0 UF（t） 式中，K0——VCO控制特性曲线的斜率，常称为VCO的控制灵敏度，或称压控灵敏度。 三、环路滤波器 这里仅讨论无源比例积分滤波器如图5。其传递函数为： 式中：τ1 = R1 C τ2 = R2 C 图5 四、锁相环的相位模型及传输函数 为锁相环的相位模型。要注意一点，锁相环是一个相位反馈系统，在

pll锁相环原理

pll锁相环原理 PLL锁相环原理 PLL锁相环是一种常见的电路，它可以将输入信号的频率和相位与参考信号同步。PLL锁相环的原理是通过反馈控制，使输出信号的频率和相位与参考信号保持一致。PLL锁相环广泛应用于通信、计算机、音频、视频等领域。 PLL锁相环由相位检测器、低通滤波器、振荡器和分频器组成。相位检测器用于比较输入信号和参考信号的相位差，输出一个误差信号。低通滤波器用于滤除误差信号中的高频成分，得到一个平滑的误差信号。振荡器用于产生输出信号，其频率和相位受到误差信号的控制。分频器用于将输出信号分频，以便与参考信号进行比较。 PLL锁相环的工作原理如下：首先，输入信号和参考信号经过相位检测器比较，得到一个误差信号。然后，误差信号经过低通滤波器滤除高频成分，得到一个平滑的误差信号。接着，平滑的误差信号控制振荡器产生输出信号，其频率和相位受到误差信号的控制。最后，输出信号经过分频器分频，与参考信号进行比较，得到一个新的误差信号，反馈给相位检测器，形成一个闭环控制系统。 PLL锁相环的优点是具有高精度、高稳定性、快速响应等特点。它可以将输入信号的频率和相位与参考信号同步，实现信号的精确控制和处理。PLL锁相环在通信系统中广泛应用，例如频率合成器、

时钟恢复器、调制解调器等。在计算机系统中，PLL锁相环用于时钟同步、数据传输等方面。在音频、视频系统中，PLL锁相环用于数字信号处理、数字时钟恢复等方面。 PLL锁相环是一种重要的电路，它可以实现信号的精确控制和处理。它的原理是通过反馈控制，使输出信号的频率和相位与参考信号保持一致。PLL锁相环在通信、计算机、音频、视频等领域都有广泛的应用。

锁相环的基本原理(一)

锁相环的基本原理(一) 锁相环的基本原理 什么是锁相环？ 锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）是一种常用的电子电路，用 于在输入信号与参考信号之间建立稳定的相位关系。它可以对输入信 号进行频率和相位的跟踪，并通过负反馈调节输出信号，使其与输入 信号保持同步。 锁相环的组成 由下面几个基本模块组成： - 相频检测器（Phase Detector，PD）：用于比较输入信号和参考信号的相位差，产生一个误差信号。 - 低通滤波器（Low-Pass Filter，LPF）：对误差信号进行平滑处理，滤除高频噪声。 - 电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，VCO）：根据滤波器的输出调整输出频率，使其与参考信 号的频率相等。 - 分频器（Divider）：用于将VCO的输出信号进行 分频，得到反馈信号，与输入信号进行比较。 - 相位频率比正常模数 转换器（Phase-Frequency Detector，PFD）：用于比较输入信号和反 馈信号的相位和频率差，产生一个误差信号。 锁相环的工作原理 1.锁定状态：

–PD比较输入信号和参考信号的相位差，并产生误差信号。 –LPF对误差信号进行平滑处理，以去除高频噪声。 –VCO根据LPF的输出调整输出频率，使其与参考信号的频率相等。 –分频器将VCO的输出信号进行分频，得到反馈信号。 –PFD比较输入信号和反馈信号的相位和频率差，产生一个误差信号。 –PD通过负反馈作用，将误差信号降低到最小值，使得输入信号与参考信号保持同步。 2.跟踪状态： –当输入信号的相位发生微小变化时，PD检测到相位差，并产生误差信号。 –LPF对误差信号进行平滑处理，使得VCO的输出频率得到微小调整。 –VCO的输出频率经过分频器分频，并作为反馈信号输入PFD。 –PFD将输入信号和反馈信号进行比较，产生一个微小的误差信号。 –PD通过负反馈作用，将误差信号降低到最小值，使得输入信号与参考信号保持同步。

pll电路的基本工作原理

PLL电路的根本工作原理 电路的三大组成各部分 Phase lock loop锁相环电路适用于生成与输入信号同步的新的信号电路。PLL电路根本上由三大部分组成： 1）鉴相器〔phase detector〕 鉴相器用于检测出两个输入信号的相位差。鉴相器的工作方式多种多样，大部分是数字方式的，也有模拟方式工作的鉴相器，主要方式检测出两个信号上升沿的差。 2）环路滤波器〔loop filter〕 环路滤波器是将鉴相器输出的含有波纹的直流信号平均化，将次变换为交流成分较少的低通滤波器。环路滤波器滤除了滤除波纹的功能外，还有一个重要的功能，即决定稳定进展PLL环路控制的传输特性。稳定的PLL电路的环路滤波特性是非常重要的。关系到整个系统的性能。 3）压控振荡器〔voltage controlled osillator〕 压控振荡器就是用输入的直流信号控制振荡频率，它是一种可变频振荡器。 1.的应用与频率合成器 在图中可以看到，将输入信号与VCO输出信号进展比较，控制两个信号使其保持相位同步。两个输入信号同相位，当然也可以对频率进展同样的控制，这样一来就可以是VCo输出的振荡频率可以跟踪输入信号的频率了。 这时，VcO的振荡频率变化由环路滤波器的时间常数决定。时间常数越大，频率的变化越慢；时间常数越小，频率变化越快。这样，VCo的振荡频率同步跟踪输入信号的频率。 在图中假设跟踪速度设计得当，由VCO可得到承受信号或与电磁波同步的信号。例如，承受电磁波信号中叠加有噪声时，VCO立即停顿接收该信号，不收噪声影响，VCO与接收信号平品均频率稳定同步，并持续振荡。

另外，在图中，假设VCO输出与鉴相器输入之间接入分频器，那么输入频率与VCO输出频率的分频频率同步。也就是说，VCO的振荡频率对输入信号的分频频率进展控制。 因此，假设在PLL输入信号中加上由晶振等产生的稳定频率信号，并对分频器的频率进展切换，那么由VCO的输出得到与输入频率同样精度的分频信号。这就是PLL方式频率和成器的原理。 PLL电路以及频率合成器的构成 无论是工业还是民用，PLL电路的应用范围都极其广泛 输出为输入N倍频的方法 PLL电路是将输入波形与VCo震荡波形的相位进展比较，使其输入频率与VCO振荡频率同步的电路。VCO输出经过分频器后的信号与输入波形的相位进展比较，输入频率与分频后的频率为一样的频率，即VCO的振荡频率与分频后的频率同步。具有由外部的任意的整数值部设定分频功能的分频器称为可编程分频器〔programabledevider〕 输出为输入N/M倍频的方法 由图所示，输出频率设定分辨率等于相位比较频率。因此，PLL电路的输出频率精度由输入信号的精度决定。为此，对于频率的合成器等，一般由晶振产生输入信号。然而，廉价的晶振振荡频率的稳定度往往不尽如人意。 为此，想要得到更高的设定分辨率时，采用在回路的鉴相器前增加一个1/M的分频器