锁相环电路

锁相环(phase-locked loop)为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法

锁相环的用途是在收、发通信双方建立载波同步或位同步。因为它的工作过程是一个自动频率（相位）调整的闭合环路，所以叫环。锁相环分模拟锁相环和数字锁相环两种。

锁相环技术目前的应用集中在以下三个方面：第一信号的调制和解调；第二信号的调频和解调；第三信号频率合成电路。

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与输出信号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fo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。

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。

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。

压控振荡器：一种振荡器，其输出频率与输入电压（有限的控制范围内）成正比。

锁相环电路

手机射频部分的关键电路----锁相环电路 锁相坏电路是一种用来消除频率误差为目的反馈控制电路，目前市场销售的手机基本上都是采用这种电路来控制射频电路中的压控振荡器。使其输出准确稳定的振荡频率。如锁相坏(PLL)电路出现故障将导致本振的频率输出不准确，则导致手机无信号。 目前通信终端设备中对频率的稳定采用的是频率合成CSYN技术。频率合成的基本方法有三种：第一种直接频率合成；第二种锁相频率合成(PLL)；第三种直接数字频率合成(DDS)。由于锁相频率合成技术在电路设计方面(简单)，成本方面控制灵敏度方面，频谱纯净度方面等。都要胜于直接频率合成，与直接数字频率合成。所以被移动通信终端设备广范采用。它在手机电路中的作用是控制压控振荡器输出的频率，相位与基准信号的频率，相位保持同步。 锁相坏电路的构成与工作原理： 1、构成：它是由鉴相器(PD)低通滤波器(LPF) 压控振荡器(VCO)三部分组成。 鉴相器：它是一个相位比较器。基准频率信号和压控振荡器输出的取样频率在其内部 进行相位比较，输出误差电压。 低通滤波器：是将鉴相器输出的锁相电压进行滤波，滤除电流中的干扰和高频成分。得到一个纯净的直流控制电压。 压控振荡器：产生手机所要的某一高频频率。 （注：SYNEN、SYNCLK、SYNDATA来自CPU控制分频器，对本振信号进行N次分频）。 当VCO产生手机所须的某一高频频率。一路去混频管，另一路反馈给锁相环，中的分频器进行N次分频。在这里为什么要进行N次分频呢？首先要说明一下基准频率与VCO振荡取样频率在鉴相要满足3个条件。 ①频率相同。②幅度相同。③相位不同。为了满足鉴相条件，所以在电路中设置了分 频器。VCO振荡频率取样信号送入分频器完成N次分频后，得到一个与基准频率相位不同，但频率

简述锁相环电路的关键指标

简述锁相环电路的关键指标 锁相环（PLL）是一种电路系统，它以某个外部参考信号为基准，通过比较输出信号和输入信号的相位差，实现信号的同步和跟踪。锁相环电路广泛应用于通信、计算机、控制系统等领域，其关键指标对于性能和稳定性具有重要意义。 锁相环电路的关键指标有以下几个方面： 1. 频率稳定性：频率稳定性是指锁相环输出信号的频率与参考信号的频率之间的稳定性。一般情况下，频率稳定性可以用频率偏差和频率漂移来描述。频率偏差是指锁相环输出信号的实际频率与参考信号频率之间的偏离程度，频率漂移是指锁相环输出信号的频率随时间的变化趋势。在实际应用中，频率稳定性通常是评价锁相环电路性能的重要指标，特别是在无线通信系统中，频率稳定性的好坏直接影响到系统的性能和覆盖范围。 2. 锁定时间：锁定时间是指锁相环从失锁状态到稳定锁定状态所需的时间。在实际应用中，锁定时间也是锁相环性能的重要指标之一。一般情况下，锁相环的锁定时间越短越好，因为锁定时间短意味着锁相环能够更快地跟踪和同步输入信号。在快速变化的环境中，锁定时间短可以使锁相环更好地适应信号的变化，保持稳定的工作状态。 3. 相位噪声：相位噪声是指锁相环输出信号的相位随机扰动的程度。通常情况下，相位噪声可以通过相位噪声密度来描述。相位噪声对于一些高精度的应用来

说是非常重要的，比如雷达、卫星导航等系统，因为相位噪声的存在会影响到系统的精度和测量精度。 4. 抑制比：抑制比是指锁相环输出信号与输入信号的比较结果的信噪比。在实际应用中，抑制比是评价锁相环抑制噪声和干扰的重要指标之一。抑制比越大，意味着锁相环对输入信号的跟踪能力和抗干扰能力越强。 除了以上几个关键指标之外，锁相环的带宽、稳定性、幅度恢复时间、输出电平等指标也是需要考虑的重要因素。 带宽是指锁相环对输入信号的跟踪范围，通常用于描述锁相环的跟踪速度和跟踪能力。在很多应用中，锁相环的带宽需要根据具体的要求来调整，以满足不同的跟踪和同步要求。 稳定性是指锁相环在稳定锁定状态下输出信号的稳定性。在实际应用中，锁相环的稳定性一般通过在稳定锁定状态下的输出波形的波动和抖动情况来判定。 幅度恢复时间是指锁相环从失锁状态到稳定锁定状态输出信号的幅度恢复到稳定水平所需的时间。在某些需要恢复幅度的应用中，幅度恢复时间也是一个重要的指标。 输出电平是指锁相环输出信号的幅度水平。在实际应用中，输出电平也是需要考

(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

锁相环电路设计

锁相环电路设计 PLL(锁相环)电路原理及设计 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。 一 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 (Voltage 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。) 利用此一误差信号，可以控制VCO的振荡频率，使VCO的相位与基准信号的相位(也即是频率)成为一致。 PLL(锁相环)可以使高频率振荡器的频率与基准频率的整数倍的频率相一致。由

于，基准振荡器大多为使用晶体振荡器，因此，高频率振荡器的频率稳定度可以与晶体振荡器相比美。 只要是基准频率的整数倍，便可以得到各种频率的输出。 从图1的PLL(锁相环)基本构成中，可以知道其是由VCO，相位比较器，基准频率振荡器，回路滤波器所构成。在此，假设基准振荡器的频率为fr，VCO的频率为fo。 在此一电路中，假设frgt;fo时，也即是VC0的振荡频率fo比fr低时。此时的相位比较器的输出PD会如图2所示，产生正脉波信号，使VCO的振荡器频率提高。相反地，如果frlt;fo时，会产生负脉波信号。 (此为利用脉波的边缘做二个信号的比较。如果有相位差存在时，便会产生正或负的脉波输出。) 此一PD脉波信号经过回路滤波器(LoopFilter)的积分，便可以得到直流电压VR，可以控制VCO电路。 由于控制电压vr的变化，VCO振荡频率会提高。结果使得fr=f。在f与f的相位成为一致时，PD端子会成为高阻抗状态，使PLL(锁相环)被锁栓(Lock)。 相位比较器的工作原理 此所说明的相位比较器为相位．频率比较器(PFC：Phase-Frequency Comparator)之型式，后述之LSI MC145163P便内藏有此一电路。 此一型式的相位此较器并非只做相位的比较，也即是，并非只做之比较，在频率f不同的场合，也可以做为频率比较器工作原理。 所谓相位差利时△与时间t的关系为

锁相环电路设计

锁相环电路设计 锁相环电路是一种常见的电路设计，它可以用于频率合成、时钟恢复、数字信号处理等领域。锁相环电路的基本原理是通过比较输入信号和参考信号的相位差，控制输出信号的频率和相位，使其与参考信号同步。本文将介绍锁相环电路的基本原理、设计流程和应用。 一、锁相环电路的基本原理 锁相环电路由相位检测器、环路滤波器、控制电压源和振荡器四部分组成。其中，相位检测器用于检测输入信号和参考信号的相位差，环路滤波器用于滤波和放大控制电压，控制电压源用于产生控制电压，振荡器用于产生输出信号。 锁相环电路的工作原理如下：首先，输入信号和参考信号经过相位检测器比较，得到相位差。然后，相位差经过环路滤波器滤波和放大，产生控制电压。控制电压作用于振荡器，调整其频率和相位，使其与参考信号同步。最后，输出信号经过除频器输出所需频率。二、锁相环电路的设计流程 锁相环电路的设计流程包括以下几个步骤： 1. 确定输入信号和参考信号的频率范围和精度要求。 2. 选择合适的相位检测器和环路滤波器，根据输入信号和参考信号

的特性确定其参数。 3. 选择合适的振荡器，根据输出信号的频率和精度要求确定其参数。 4. 设计控制电压源，根据环路滤波器的特性确定其参数。 5. 进行仿真和实验验证，调整参数，优化电路性能。 三、锁相环电路的应用 锁相环电路广泛应用于频率合成、时钟恢复、数字信号处理等领域。以下是几个典型的应用案例： 1. 频率合成器：锁相环电路可以将参考信号的频率倍频或分频，产生所需的输出频率。 2. 时钟恢复器：锁相环电路可以从输入信号中恢复时钟信号，用于数字通信系统中的时钟同步。 3. 数字信号处理：锁相环电路可以用于数字信号的相位同步和频率同步，提高信号质量和可靠性。 四、总结 锁相环电路是一种常见的电路设计，其基本原理是通过比较输入信号和参考信号的相位差，控制输出信号的频率和相位，使其与参考信号同步。锁相环电路的设计流程包括确定输入信号和参考信号的

锁相环技术原理及其应用

锁相环技术原理及其应用 一、锁相环技术原理 1.1 基本概念 锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）是一种调节电路，能够通过控制其输出信号相位与参考信号相位之间的差值，使输出信号频率与参考信号频率一致，并且其输出信号相位与参考信号精确同步。锁相环可以用于频率合成、时钟恢复、数字信号处理、射频通信等领域。 1.2 工作原理 锁相环主要由相位比较器、低通滤波器、时钟发生器、可变增益放大器和电压控制振荡器等组成。其中，相位比较器的作用是将参考信号和反馈信号进行比较，然后得到相位误差信号。低通滤波器的作用是将相位误差信号进行平滑处理，得到直流误差信号。时钟发生器的作用是产生参考信号。可变增益放大器的作用是将误差信号放大后作为电压控制振荡器的控制电压。电压控制振荡器的作用是产生锁相环输出信号，并且通过调节电压来控制输出信号的频率和相位。 1.3 稳定性分析

锁相环的稳定性与参考信号的稳定性和相位比较器的带宽以及低通滤波器的截止频率等因素有关。稳定性分析主要是评估锁相环输出信号的频率精度和相位噪声。 二、锁相环技术应用 2.1 频率合成 频率合成是利用锁相环技术将一个较低频率信号转换为高频率信号。其中，参考信号是一个较低频率信号，产生参考信号的时钟发生器经过倍频器将参考信号的频率增加到所需的合成频率，然后经过相位比较器和滤波器控制电压控制振荡器的输出频率。频率合成广泛应用于通信、广播、雷达、卫星导航等领域。 2.2 时钟恢复 时钟恢复是一种将时钟信号从数据信号中恢复出来的技术。锁相环可以通过将数据信号作为反馈信号，将时钟信号从数据信号中恢复出来。时钟恢复广泛应用于数字通信和数字音频领域。 2.3 数字信号处理 锁相环可以通过将输入信号与锁相环输出信号相比较，将输入信号变换的频率和相位误差降到很小，从而使输入信号的相位和

锁相环路基本工作原理

锁相环的组成和工作原理 2022-04-24 10:26 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)三部份组成，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 (t)电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控D 振荡器的控制电压 u (t)，对振荡器输出信号的频率实施 C 控制。

2．锁相环的工作原理 锁相环中的鉴相器通常由摹拟乘法器组 成，利用摹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 ω 为压控振荡器在输入控制电压为零或者为直流电压 时的振荡角频率，称为电路的固有振荡角频率。则摹拟乘法 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 (t)。即 u (t)为： C C (8-4-3) 式中的 ω 为输入信号的瞬时振荡角频率， θ (t) 和 θ (t) i i O 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：

dac锁相环电路

dac锁相环电路 DAC锁相环电路是一种常用于频率合成和时钟恢复等应用的电路。它通过将输入信号与参考信号进行比较，并产生一个误差信号，然后根据误差信号调整输出信号的相位和频率，使得输出信号与参考信号保持同步。本文将详细介绍DAC锁相环电路的工作原理和应用。DAC锁相环电路的核心是相位比较器、环形数字控制电压控制器（DCO）和数字模拟转换器（DAC）。相位比较器负责比较输入信号和参考信号的相位差，产生一个误差信号。DCO根据误差信号调整输出信号的频率和相位。DAC将DCO调整后的数字控制电压转换为模拟电压输出，作为参考信号用于比较。 DAC锁相环电路的工作原理如下：首先，输入信号和参考信号经过相位比较器进行比较。如果两个信号的相位差为0，则相位比较器输出的误差信号为0；如果相位差不为0，则相位比较器输出的误差信号将根据相位差的大小和方向而变化。然后，误差信号经过环形数字控制电压控制器调整输出信号的频率和相位。最后，调整后的输出信号经过数字模拟转换器转换为模拟电压输出，作为参考信号用于比较。 DAC锁相环电路在频率合成和时钟恢复等应用中具有广泛的应用。在频率合成中，DAC锁相环电路可以将一个基准频率信号通过倍频或分频的方式生成其他频率的信号。在时钟恢复中，DAC锁相环电路可以提取出输入信号中的时钟信号，并根据时钟信号调整输出信

号的相位和频率，使得输出信号与输入信号保持同步。 DAC锁相环电路具有以下优点：首先，它可以实现高精度的频率合成和时钟恢复。其次，它具有快速的锁定时间和较低的相位噪声。此外，DAC锁相环电路还具有较高的稳定性和抗干扰能力。 然而，DAC锁相环电路也存在一些局限性。首先，由于锁相环电路中包含了数字控制电压控制器和数字模拟转换器等模拟和数字混合的组件，因此会引入一定的非线性和噪声。其次，DAC锁相环电路对参考信号的要求较高，需要稳定且准确的参考信号。 总结起来，DAC锁相环电路是一种常用的频率合成和时钟恢复电路。它通过比较输入信号和参考信号的相位差，并根据误差信号调整输出信号的相位和频率，实现输出信号与参考信号的同步。在实际应用中，DAC锁相环电路具有高精度、快速锁定时间和较低相位噪声的优点，但也存在非线性和参考信号要求高的局限性。随着技术的不断发展，DAC锁相环电路将会在更多领域得到应用，并不断提升其性能和可靠性。

电路中的数字锁相环设计与分析

电路中的数字锁相环设计与分析随着数字电路技术的发展，数字锁相环（Digital Phase Locked Loop，简称DPLL）被广泛应用于通信、控制、计算机处理器和其他重要的应用场景中。DPLL是一种用于生成一个稳定频率和相位的电路，常用于 将输入信号与参考信号相位对齐。 本文将介绍数字锁相环的基本原理、设计和分析方法。 一、DPLL基本原理 DPLL主要包含两个模块：相位检测器（Phase Detector，PD）和数 字控制振荡器（Numerically Controlled Oscillator，NCO）。PD用于比 较输入信号与参考信号的相位差异，产生输出信号，其中PD的输入信 号要么是信号源本身的时间基准（比如晶振），要么是由信号源提供 的参考信号。NCO根据PD的输出信号控制输出频率和相位，使NCO 的输出信号与PD的输出信号相位差尽可能地接近0。 在DPLL的工作中，PD一般实现采用模左乘法，变化范围为±1。即，如果PD的输入信号与参考信号相位差为负，则输出-1；如果相位 差为正，则输出+1。 NCO的基本功能是产生一个基准频率，并通过一个数字加法器对该频率进行相位修正。NCO的输出频率通过调节一个计数器的计数速度 来控制。计数器的速度由一个数字控制字（Digital Control Word，DCW）控制，DCW的变化会改变NCO的输出频率和相位。 二、DPLL设计与分析

DPLL的性能与PD的阶数、工作频率、参考信号的噪声、NCO的 分辨率等因素有关，因此设计好的DPLL需要进行仿真和分析。以下 是DPLL设计与分析的基本步骤： 1. 确定PD的阶数 PD的阶数一般越高，DPLL的追踪和抑制性能越好，但所需要芯片 面积、功耗、成本等也会相应增加。因此需根据实际需求进行选择。 2. 确定参考频率和工作频率 参考频率应该尽可能的稳定和精确。工作频率与参考频率的比例决 定了NCO的分辨率和相位精度。一般而言，工作频率为参考频率的倍 频较为合适。 3. 确定NCO的分辨率和计数器位数 NCO的分辨率和计数器位数直接影响到DPLL的性能。分辨率和计数器位数越高，DPLL的输出频率和相位精度越高，但需要的芯片面积、功耗、成本也会相应增加。 4. 仿真和分析 完成DPLL的设计后，需要进行仿真和分析。可使用C语言或VHDL语言编写程序，并通过相应的工具进行仿真和分析。常见的指 标包括追踪范围、锁定时间、稳定性、抑制比、相位误差等。

4046锁相环

4.4 数字锁相环 锁相环（PLL ）电路是一种反馈控制电路。图1-37所示是基本锁相环电路的框图。当相位比较器的两个输入的相位差（θi －θo ）不变时，这两个信号的频率一定相等，即 fi=fo 从而实现输出信号的频率和相位对输入信号的频率和相位的自动跟踪。 图 1- 1 基本锁相环电路框图 根据实际需要，对基本锁相环电路做相应的改动，增加必要的其他电路，人们设计出了有各种各样用途的锁相环电路。锁相环电路在通讯、仪器、机电控制的领域有着十分广泛的应用。 在锁相环电路中，若相位比较器的功能是比较两个模拟信号，压控振荡器输出的是正弦波，则称其为模拟锁相环电路；若相位比较器的功能是比较两个方波信号，压控振荡器输出的是方波，则称其为混合型锁相环电路（因为，低通滤波器通常总是模拟电路），亦称其为数字锁相环电路。 4.4.1．数字锁相环集成电路74HC4046 本实验使用数字锁相环集成电路74HC4046。图1-38是其的电路原理示意图。由图可见，它由一个方波压控振荡器（VCO ）和三个相位比较器。三个相位比较器分别是：异或相位比较器（NOR ），即PC1，其相位锁定范围为0～180°；相位-频率比较器（PFD ），即PC2，其相位锁定范围为-360°~360°；JK 触发相位比较器（JK ），即PC3，其相位锁定范围为0~360°。 图 1- 2 74HC4046的电路原理示意图 在使用相位比较器的选择方面，PC1是比较容易锁定的，但要求输入的信号是50%占空比，或者是一个波形较好的小信号正弦波。如果有条件达到这个要求，尽可能使用PC1。不对称的大信号如能得到一个比要求输出倍频的基准， 用一个触发器分频就可以得到很严格

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。

cmos集成锁相环电路设计

cmos集成锁相环电路设计 一、前言 现代电子工业的发展需要各种基础电路的不断提升和改进，其中锁相 环电路是一项关键的技术。CMOS集成锁相环电路设计是一种高性能 的电路设计，具有很强的抗干扰能力和工作稳定性。本文将围绕着CMOS集成锁相环电路设计展开。 二、CMOS电路概述 CMOS电路是现代电子工业中的重要部分，它可以实现数字、模拟和 混合信号的处理。CMOS电路主要包括nMOS、pMOS和CMOS电路。其中nMOS电路是指只含有nMOS管的电路，pMOS电路是指只含有pMOS管的电路，CMOS电路是指同时含有nMOS和pMOS管的电路。 CMOS电路的特点是低功耗、高可靠性、小尺寸、低噪声等，这些特 点使得CMOS电路在现代电子工业中占据了非常重要的地位。 三、CMOS集成锁相环电路设计 锁相环电路是一种控制系统，可以将输入信号和参考信号锁定在一起。锁相环电路主要由比例放大器、相位检测器、低通滤波器和VCO（电 压控制振荡器）组成。

CMOS集成锁相环电路设计是在CMOS工艺基础上实现的锁相环电路设计，具有更加高效、可靠、精确的特点。在CMOS集成锁相环电路设计中，采用了高速CMOS的工艺，使得锁相环电路在工作过程中的转速更快、精度更高并且功耗更低。 在CMOS集成锁相环电路设计中，需要注意时钟的稳定性、抗干扰能力和响应速度。同时，设计者需要合理选择电路拓扑结构、调整电气参数和储存元件，使得整个电路在工作中更加稳定和可靠。 四、总结 本文围绕着CMOS集成锁相环电路设计展开，首先介绍了CMOS电路的概述，然后详细讲述了CMOS集成锁相环电路的设计原理和注意事项。CMOS集成锁相环电路设计具有非常高的可靠性和精度，对于现代电子工业的发展具有非常重要的意义。

锁相环原理

锁相环(PLL)电路存在于各种高频应用中，从简单的时钟净化电路到用于高性能无线电通信链路的本振(LO)，以及矢量网络分析仪(VNA)中的超快开关频率合成器。本文将参考上述各种应用来介绍PLL电路的一些构建模块，以指导器件选择和每种不同应用内部的权衡考虑，这对新手和PLL专家均有帮助。本文参考ADI公司的ADF4xxx和HMCxxx系列PLL和压控振荡器(VCO)，并使用ADIsimPLL（ADI公司内部PLL电路仿真器）来演示不同电路性能参数。基本配置：时钟净化电路锁相环的最基本配置是将参考信号(FREF)的相位与可调反馈信号(RFIN)F0的相位进行比较，如图1所示。图2中有一个在频域中工作的负反馈控制环路。当比较结果处于稳态，即输出频率和相位与误差检测器的输入频率和相位匹配时，我们说PLL被锁定。就本文而言，我们仅考虑ADI公司ADF4xxx系列PLL所实现的经典数字PLL架构。该电路的第一个基本元件是鉴频鉴相器(PFD)。PFD将输入到REFIN的频率和相位与反馈到RFIN的频率和相位进行比较。ADF4002 是一款可配置为独立PFD（反馈分频器N = 1）的PLL。因此，它可以与高质量压控晶体振荡器(VCXO)和窄低通滤波器一起使用，以净化高噪声REFIN 时钟。 鉴频鉴相器：

图3中的鉴频鉴相器将+IN端的FREF输入与和-IN端的反馈信号进行比较。它使用两 个D型触发器和一个延迟元件。一路Q输出使能正电流源，另一路Q输出使能负电流源。这些电流源就是所谓电荷泵。有关PFD操作的更多详细信息，请参阅"用于高频接收器和发射器的锁相环"。使用这种架构，下面+IN端的输入频率高于-IN端（图4），电荷泵输出会推高电流，其在PLL低通滤波器中积分后，会使VCO调谐电压上升。这样，-IN频率将随着VCO频率的提高而提高，两个PFD输入最终会收敛或锁定到相同 频率（图5）。如果-IN频率高于+IN频率，则发生相反的情况。

锁相环原理

1. 锁相环的基本工作原理 锁相环是一种子选以消除频率误差为目的的反馈控制电路。它的基本工作原理是利用相位误差消除频率误差,所以当电路达到平衡状态时,虽然有剩余相位误差存在,但频率误差可以降低到0,从而实现无频率误差的频率跟踪和相位跟踪。 锁相环可以实现被控振荡器相位对输入信号相位的跟踪。根据系统设计的不同,可以跟踪输入信号的瞬时相位,也可以跟踪其平均相位。同时,锁相环对噪声还有良好的过滤作用。锁相环具有优良的性能,主要包括锁定时无频差﹑良好的窄带跟踪特性﹑门限效应好﹑易于集成化等,因此被广泛应用于通﹑雷达﹑制导﹑导航﹑仪器仪表和电机控制等领域。 锁相环是一个相位锁反馈控制系统。它由鉴相器(PD)﹑环路滤波器(LF)﹑和电压控制振荡器(VCO)三个基本构件组成,如图2.1 图2.1相锁环的基本构成 设参考信号为 u r (t)=U r sin[ω r t+θ r (t)] (2-1) 式中U r 为参考信号的振幅,ω r 为参考信号的载波角频率,θ r (t)为参考信号以其载 波相位ω r t为参考时的瞬时相位。若参考信号是未调载波时,则θ r (t)=θ r =常数。 设输出信号为 u o (t)=U o cos[ω o t+θ o (t)] (2-2) 式中U o 为输出信号振幅, ω o 为压控振荡器的自由振荡角频率,θ o (t)为输出信号以

其载波相位ωo t 为参考的瞬时相位,在VCO 未受控制之前它是常数,受控制后它是时间的函数。由两信号之间的肯时相位差为 θe (t)=(ωr t+θr )-[(ωo t+θo (t)]=(ωr -ωo )t+θr (t)-θo (t) (2-3) 由频率和相位之间的关系可得两信号之间的瞬时相位频差为 d θe (t)/dt =ωr -ωo -d θo (t)/dt (2-4) 鉴相器是相位比较器,它把输出信号u o 和参考信号u r (t)的相位进行比较,产生对应于两信号相位差θe (t)的误差电压u d (t)。环路滤波器的作用是滤除误差电压u d (t)中的高频成分和噪声,以保证环路所要求的性能,提高系统的稳定性。压控振荡器受控制电压u c (t)的控, u c (t)使压控振荡器的频率向参考信号的频率靠近,于是两才频率之差越来越小,直至频差消除而被锁定。 因此,锁向环的工作原理可简述如下:首先鉴相器把输出信号u o (t)和参考信号u r (t)的相位进行比较,产生个反映两信号相位差θe (t)大小的误差电压u d (t), u d (t)经过环路滤波器的过滤得到控制电压u c (t)。u c (t)调整VCO 的频率向参考信号的频率靠拢,直至最后两者频率相等而相位同步实现锁定。锁定后两信号之间的相位差表现为一固定的稳态值。 (2-5) 此时,输出信号信号的频率已偏离了原来的自由振荡频率ωo [控制电压u c (t)=0时的频率],其偏移量由式(2-4)和式(2-5)得到为 o r o dt t d ωωθ-=) ( (2-6) 这时输出信号的工作频率已变为 r o o o o dt t d t t ωθωθω=+=+)()]([dt d (2-7) 由此可见,通过锁相环路的相位中踪作用,最终可以实现输出信号与参考信号同步,两者之间不存频差而只存在很小的稳态相差。 2.2锁相环的基本环路方程 在锁相环路中，鉴相器是一个相位比较装置，用来检测输入信号电压u i (t)和输出信号电压u o (t)之间的相位差，并产生相应的输出电压u d (t)。设压控振荡

(完整版)锁相环的原理及应用

锁相环的原理及应用 一、基本工作原理 1、环路的基本构成 2、建立鉴相器、环路滤波器和压控振荡器的数学模型 二、工作过程的定性分析 1、锁定 2、跟踪 3、捕获 4、失锁 三、锁相环路的应用 1、器件选型 锁相频率合成器的分类 HYT常用锁相频率合成芯片性能比较 2、关键性指标分析 相位噪声 锁定时间 环路带宽 压控灵敏度

一、基本工作原理 锁相环是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路。它的基本原理是利用相位误差去消除频率误差，所以当电路达到平衡状态时，虽然有剩余相位误差存在，但频率误差可以降低到零，从而实现无频率误差的频率跟踪和相位跟踪。 1、环路的基本构成 锁相环是一个相位负反馈控制系统。主要由鉴相器（PD ）、环路滤波器（LF ）和电压控制振荡器（VCO ）三个基本部件组成，如下图所示： 鉴相器是相位比较器，它把输出信号)(t u o 和参考信号)(t u r 的相位进行比较，产生对应于两信号相位差的误差电压)(t u d 。环路滤波器的作用是滤除误差电压)(t u d 中的高频成分和噪声，以保证环路所要求的性能，提高系统的稳定性。压控振荡器受控制电压)(t u c 控制，频率向参考信号的频率靠近，于是两者频率之差越来越小，直至频差消除而被锁定。 2、建立鉴相器、环路滤波器和压控振荡器的数学模型 ➢ 鉴相器 鉴相器（PD ）又称为相位比较器，它是用来比较两个输入信号之间的相位差)(t e 。 按鉴相特性来分，鉴相器可分为正弦型、三角型和锯齿型等，常用来分析的是正弦鉴相器，可用模拟乘法器与低通滤波器构成。 )(t u i )(t )(t u o 图2 正弦鉴相其模型 图1 锁相环的基本组成

锁相环电路

（1）AFC电路的组成 AFC电路的框图如下图所示需要注意的是在反馈环路中传递的是频率信息，误差信 号正比于参考频率与输出频率之差，控制对象是输出频率。不同于AGC电路在环路 中产生的电平信息，误差信号正比于参考电平与反馈电平之差，控制对象是输出电 平。因此研究AFC电路应着眼于频率。 ⑴频率比较器 加到频率比较器的信号，一是参考信号，一是反馈信号,它的输出电压ue与这两个 信号的频率差有关，而与这两个信号的幅度无关，称ue为误差信号。ue=Acp(ωr- ωo) 式中，Acp在一定的频率范围内为常数，实际上是鉴频跨导。 ⑵可控频率电路 可控频率电路是在控制信号uc的作用下，用以改变输出信号频率的装置。显然，它是一个电压控制的振荡器，其典型特性如图8.33所示。一般这个特性也是非线性的，但在一定的范围内如CD段可近似表示为线性关系 式中Ac为常数，实际是压控灵敏度。这一特性称之为控制特性。 ⑶滤波器 这里也是一个低通滤波器。根据频率比较器的原理，误差信号ue的大小与极性反映 了（ωr-ωo）=Δω的大小与极性，而ue的的频率则反映了频率差Δω随时间变 化的快慢。因此，滤波器的作用是限制反馈环路中流通的频率差的变化频率，只允

许频率差较慢的变化信号通过实施反馈控制，而滤除频率差较快的变化信号使之不产生反馈控制作用。 （4）调幅接收机中AFC电路的组成方框图 如下图： 二、自动相位控制(APC)电路(锁相环路PLL) 锁相环路（PLL）和AGC，AFC电路一样，也是一种反馈控制电路。它是一个相位误差控制系统，是将参考信号与输出信号之间的相位进行比较，产生相位误差电压来调整输出信号的相位，以达到与参考信号同频的目的。在达到同频的状态下，两个信号之间的稳定相差亦可做得很小。 锁相环路可分为模拟锁相环与数字锁相环。模拟锁相环的显著特征是相位比较器（鉴相器）输出的误差信号是连续的，对环路输出信号的相位调节是连续的，而不是离散的。数字锁相环则与之相反。本节只讨论模拟锁相环。 1.锁相环路的组成与模型 基本的锁相环路是由鉴相器（PD）、环路滤波器LF）和压控振荡器（VCO）组成的自动相位调节系统，如下图： 1）鉴相器 任何一个理想的模拟乘法器都可以用作鉴相器。鉴相器的数学模型如下图 2）压控振荡器 压控振荡器的振荡角频率ωo(t)受控制电压uc(t)的控制。不管振荡器的形式如