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
虑的一个重要因素，因为它会影响到锁相环和外部系统的匹配和兼容性。
综上所述，锁相环电路的关键指标对于性能和稳定性具有重要意义，不同的应用需要考虑不同的关键指标，以满足特定的要求。在设计和选型锁相环电路时，需要充分考虑这些关键指标，并在实际应用中进行充分的测试和验证，以确保锁相环能够满足系统的要求。
锁相环是一种很有效的信号处理技术，它能严格跟踪相干信号频率。利用锁相环构成的频率合成器，它能用一个高稳定的频率基准信号（石英晶振），来产生一系列同样稳定的频率信号。这种技术主要用于通信电子学，如今也广泛应用于测量中。例如，具有N 倍（32或64）分频器的频率合成器，可以精确地按时间分割一个重复波形，以适合于计算机进行编码，对于数字信号处理来说，这远比不成比例的采样要好得多。本文将介绍一种用锁相环构成的新型频率合成器，该频率合成器可获得50～400kHz 频段内，间隔为4kHz 的任何一种频率信号。 1 数字锁相环MC14046的结构与特点 1．1 MC14046的特点 MC14046是莫托洛拉公司生产的锁相环电路，它内部包含相位比较器、压控振荡器（VCO ）及其它辅助电路，可用于频率合成器、鉴频器、FM 或FSK 调制与解调器等，是一种通用性较强的集成电路。电路的基本特性为： （1）内含两个相位比较器，有三种输出形式。 （2）提供内部的压控振荡器，其振荡频率取决于输入电压VCOr 和外接电阻R1、R2，外接电容Cr 。 （3）最高振荡频率（VDD ＝10V ，R1＝5K ，R2＝∞）为1．4MHz 。 （4）VCO 线性度为1％，温度稳定性为0．04％。 （5）电源（VDD ）：3～18V 。 （6）工艺：CMOS 1．2 MC14046引出端功能说明 MC14046的引脚图和功能框图如图1所示。 引出端功能说明： VCOr —压控振荡器的输入信号。在锁相环电路中，通常VCOI 来自相位差低通滤波输出，以平均电压控制VCO 的振荡频率。其输出直接（或经分频）作为参考信号加到相位比较器。 VCOo —压控振荡器输出。 SFo —源极跟随器输出。 INH —控制信号输入，若INH ＝L ，允许VCO 工作和源极跟随器输出。 若INH ＝H ，则相反，电路处于降功耗状态。 R 1、R 2—外接电阻至地，分别控制VCO 的最高和最低振荡频率。CIA 、CIB —外接 电容端，接于6脚和7脚的电容，控制VCO 的振荡频率。 PD 11、PD 12—两个相位比较器输入信号，通常PD12为来自VCO 的参考信号；PD 11输入允许将0．1V 左右的小信号或方波经内部放大整形电路送至相位比较器。 PD 01—相位比较器1输出的相位差信号，它采用异或门结构，鉴相特性为 PD 01=PD 11⊕PD 12. PD02—相位比较器2输出的三态相位差信号，它采用PD11、PD12上升沿为有效控制逻辑信号。
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
摘要：简单介绍了锁相环电路的基本概念及原理，以通用型集成锁相环4046为例主要介绍了锁相环的电路组成、器件参数及工作原理，并对COMS集成锁相环CC4046的应用做了简单研究。 关键词：锁相环鉴相器压控振荡器 1 引言 锁相环作为一种重要的功能电路在通信、导航、控制、仪器仪表等领域得到了广泛的应用。20世纪70年代以后随着集成电路技术的飞速发展，出现了多种型号的集成锁相环产品，其中模拟式集成锁相环以NE/SE 560系列最为常用，COMS集成锁相环CD/CC4046最具代表性。两者基本原理相同，区别在于前者的鉴相器由模拟电路组成，而后者由逻辑电路组成。 2 锁相环的基本概念 所谓锁相，就是相位同步的自动控制。完成两个信号间相位同步的自动控制系统的环路叫做锁相环，也称PLL（Phase Locked Loop)。最典型的锁相环由鉴相器（Phase Detector）,环路滤波器（Loop Filter）,压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator）三部分组成，如图1所示。 图1 PLL功能框图 其中，鉴相器相位比较作用，其输出电压反映两个输入信号间的相位差（与频率之差成线性关系）的大小。该电路通过具有低通特性的环路滤波器后，建立起一个平均电压，作用于VCO的控制输入端，VCO的振荡频率则由其控制电压的大小决定，当控制电压=0 时，对应的振荡频率称为VCO的固有频率。整个环路根据负反馈的原理构成，鉴相器的输出电压总是朝着减小VCO振荡频率与输入信号之差的方向变化，直到VCO振荡频率与输入信号频率获得一致，当这种情况出现时，称VCO的频率锁定于输入信号的频率或简称锁定。环路由失锁状态进入锁定状态的过程称为捕捉过程。在捕捉过程中，VCO振荡频率逐渐趋同于输入信号频率的现象，称作频率牵引。在频率牵引过程中，环路有能力自行锁定的最大输入信号频率范围称为捕捉频带或简称捕捉带，它是反映捕捉能力优劣的一个重要指标。另一方面，环路锁定后，VCO的振荡频率自动跟踪输入信号频率的变化并能维持锁定的最大频率变化范围称为环路的跟踪频带或简称同步带，它是反映跟踪性能优劣的一个重要指标。锁相环由起始的失锁状态到最终的锁定状态所允许的输入信号频率范围定义为频率捕捉范围；锁相环始终处于锁定状态所允许的输入信号频率范围定义为频率锁定范围。对应于图1锁相环框图的基本原理电路如图2所示。
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 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(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
锁相环指标-回复 什么是锁相环指标？ 锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种用于时钟生成和频率合成的电路。锁相环指标是对锁相环电路性能进行评估和描述的一系列参数。这些指标可以用来评估PLL的稳定性、带宽、相位噪声等重要性能。 1. 锁相环的基本原理和结构 锁相环由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）和分频器组成。其基本原理是通过不断调整VCO的频率和相位，使其与参考信号保持同步。相位比较器将参考信号和VCO输出的信号进行相位比较，并产生一个误差信号。这个误差信号经过低通滤波器后，被送至VCO进行频率和相位调整。 2. 锁相环指标的分类 锁相环指标通常可以分为稳定性指标、带宽指标、相位噪声指标等几个
方面。 稳定性指标主要包括：锁定时间、追踪范围、捕获范围等。锁定时间是指锁相环从失锁状态转移到锁定状态所需的时间，是评估锁相环速度的重要指标。追踪范围是指锁相环能追踪的输入频率范围，超出追踪范围的输入信号会导致失锁。捕获范围是指锁相环能捕获的输入频率范围，超出捕获范围的输入信号也会导致失锁。 带宽指标主要包括：环路带宽、相位裕度等。环路带宽是指锁相环的频率响应范围，描述了PLL对输入信号的跟随能力。相位裕度是指锁相环频率响应的相位裕量，决定了锁定后的相位稳定度。 相位噪声指标主要包括：相位噪声密度、杂散频率等。相位噪声密度是指在单位频率范围内，锁相环输出信号的相位噪声功率。杂散频率是指锁相环输出信号中除了基频外的其它频率分量。 3. 如何评估锁相环指标 评估锁相环指标通常需要进行实验测试或进行模拟仿真。其中，常用的测试方法包括锁定时间测试、频率响应测试、相位噪声测试等。
pll 0.13um 参数指标 随着集成电路技术的不断发展，PLL（Phase Locked Loop，锁相环）已经成为了集成电路设计中不可或缺的重要部分。PLL作为一种数字 锁相环电路，通过锁定输入信号的相位来产生输出信号，广泛应用于 时钟生成、时序控制、频率合成以及数据恢复等领域。而对于PLL 0.13um工艺的设计和参数指标，也是设计人员关注的焦点之一。 PLL 0.13um 工艺参数指标主要包括以下几个方面： 1. 工作频率范围：PLL在设计时需要考虑其工作频率范围，以满足特 定应用的要求。在0.13um工艺下，PLL的工作频率范围通常在几百MHz至数GHz之间，设计时需要根据具体的应用场景进行调整。 2. 输出相位噪声：PLL的输出相位噪声是衡量其性能优劣的重要指标 之一。在0.13um工艺下，设计人员需要通过合理的电路设计和优化 来降低PLL的输出相位噪声，以确保其在实际应用中能够满足要求。 3. 锁定时间：PLL的锁定时间是指从无信号到有信号时，PLL能够在 多长时间内锁定输入信号的相位。在0.13um工艺下，由于工艺参数 的限制，设计人员需要通过合理的电路设计和布局来优化PLL的锁定 时间，以提高其性能。
4. 功耗：PLL的功耗是设计过程中需要重点考虑的因素之一。在 0.13um工艺下，由于工艺参数的限制，设计人员需要通过合理的电路设计和优化来降低PLL的功耗，以满足低功耗应用的需求。 5. 静态相位偏移：PLL的静态相位偏移是指在稳定状态下，输出信号 相对于输入信号的偏移量。在0.13um工艺下，设计人员需要通过合 理的电路设计和校准来降低PLL的静态相位偏移，以确保其在实际应 用中能够满足要求。 PLL 0.13um工艺参数指标涉及到工作频率范围、输出相位噪声、锁定时间、功耗以及静态相位偏移等多个方面。设计人员需要通过合理的 电路设计和优化来满足这些指标要求，以确保PLL在实际应用中能够 表现出良好的性能和稳定性。随着集成电路技术的不断发展，相信在 未来，PLL 0.13um工艺参数指标将会得到进一步的优化和提升，为集成电路设计和应用带来更大的便利和发展空间。PLL 0.13um工艺参数指标的不断优化和提升，为集成电路设计和应用带来了更多的便利和 发展空间。在当前集成电路技术不断向着更加微型化、高性能化的方 向发展的背景下，PLL 0.13um工艺参数指标的优化也成为了设计人员关注的焦点之一。 工作频率范围是PLL设计中需要特别注重考虑的指标之一。随着通信、射频和数字电路应用领域的不断拓展和深化，对于PLL的工作频率范 围也提出了更高的要求。在0.13um工艺下，设计人员需要兼顾到工
锁相环指标-回复 锁相环指标：理解与应用 锁相环（Phase-Locked Loop）是一种常见且重要的电子电路组件，广泛应用于通信、信号处理、时钟同步等领域。锁相环旨在将输入信号与本地参考信号保持同步，并能根据需要调整两者之间的相位差。本文将从基本原理、关键指标以及应用实践角度，逐步解析锁相环指标。 一、基本原理 锁相环由相位比较器（Phase Comparator）、低通滤波器（Low Pass Filter）和控制电压产生器（Voltage-Controlled Oscillator）组成。其工作原理如下： 1. 相位比较器负责将输入信号与本地参考信号进行比较，产生误差信号。常见的相位比较器有边沿比较器和多级相位比较器。 2. 误差信号经过低通滤波器，去除高频成分，得到平滑的控制电压。 3. 控制电压作用于控制电压产生器，改变其输出频率，并将其作为本地参考信号。
通过以上反馈机制，锁相环实现了输入信号与本地参考信号的同步，并能根据误差信号进行相位调整。 二、关键指标 在设计和应用锁相环时，有几个关键指标需要考虑： 1. 锁定时间（Lock Time）：锁定时间是指锁相环从失锁状态到开始同步的时间。它受到反馈环路的带宽和系统稳定性的影响。通常，锁定时间越短越好。 2. 频率跟踪范围（Frequency Tracking Range）：频率跟踪范围是指锁相环可以跟踪输入信号频率的范围。频率跟踪范围受到控制电压产生器的输入电压范围和输出频率范围的限制。较大的频率跟踪范围可以适应更广泛的工作条件。 3. 相位噪声（Phase Noise）：相位噪声是指锁相环输出相位的随机波动。它受到相位比较器、滤波器和控制电压产生器的性能限制。较低的相位噪声有助于减少通信系统的误码率和提高信号质量。 4. 抖动（Jitter）：抖动是指锁相环输出信号在时间上的随机变动。它受到相位噪声和信号处理器的影响。抖动越小，锁相环的输出稳定性越好。
锁相环相噪计算公式 锁相环相噪计算公式 1. 引言 锁相环是一种常见的电路技术，用于对输入信号进行频率、相位 或时延的调整。在锁相环中，相噪是一个重要的性能指标，用来描述 输出信号中的相位噪声。 2. 相噪计算公式 •公式1：相噪指数(ENOB) = 20log10(2pi f3dB T) –其中，f3dB表示锁相环的3dB截止频率，T表示锁相环的环路延迟时间。 •公式2：相噪功率密度(PN) = 20log10(Kv f) –其中，Kv表示锁相环的控制增益，f表示锁相环的偏置频率。 3. 解释与示例 相噪指数(ENOB) 相噪指数(ENOB)是一种常用的相噪度量单位，表示为dBc，表示 输出信号中相位噪声相对于理想信号的衰减程度。具体计算方法如下：ENOB = 20log10(2pi f3dB T)
例如，一个锁相环的3dB截止频率为10 kHz，环路延迟时间为2 ns，则根据公式1计算其相噪指数为： ENOB = 20log10(2pi10^4 2*10^-9) = - dBc 这意味着锁相环输出信号中的相位噪声相对于理想信号衰减了 dB。相噪功率密度(PN) 相噪功率密度(PN)是另一种常用的相噪度量单位，表示为dBc/Hz，表示单位频带中的相位噪声功率。具体计算方法如下： PN = 20log10(Kv f) 例如，一个锁相环的控制增益为30 dB/V，偏置频率为1 MHz，则根据公式2计算其相噪功率密度为： PN = 20log10(10^3 10^6) = 140 dBc/Hz 这意味着在1 Hz的频带内，锁相环输出信号的相位噪声功率为-140 dBc/Hz。 4. 总结 本文介绍了锁相环相噪计算公式和其含义，包括相噪指数(ENOB) 和相噪功率密度(PN)的计算公式，并通过示例进行了说明。相噪是衡 量锁相环性能的重要指标之一，在设计和应用中需要对相噪进行合理 估算和控制。 5. 其他相关公式和注意事项 •公式3：锁定时间(Tlock) = 1/(2pi f3dB)
锁相环的基本结构 锁相环是一种常见的控制电路，广泛应用于通信、测量和自动控制等领域。它是一种基于负反馈原理的电路，能够实现信号的频率和相位的精确稳定。 锁相环的基本结构包括相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器和频率分频器等组件。相位比较器用于比较输入信号和反馈信号的相位差，输出误差信号。低通滤波器用于滤除误差信号中的高频成分，得到稳定的控制电压。电压控制振荡器根据控制电压的变化来调整输出信号的频率和相位。频率分频器用于将输出信号分频，提供给相位比较器进行相位比较。 锁相环的工作原理如下：首先，将输入信号和反馈信号送入相位比较器进行相位比较，得到误差信号。然后，将误差信号通过低通滤波器进行滤波，得到控制电压。控制电压经过放大后，作为电压控制振荡器的输入，调整振荡器的频率和相位。振荡器的输出信号又经过频率分频器进行分频，得到反馈信号，与输入信号进行相位比较，闭环控制。 锁相环的主要作用是实现输入信号和输出信号的相位同步。在通信系统中，锁相环可以用于接收端的时钟恢复，将接收到的数字信号恢复成原始的时钟信号，以确保数据的正确接收。在测量系统中，锁相环可以用于信号频率的稳定，提高测量的精确度。在自动控制
系统中，锁相环可以用于调节系统的相位和频率，实现精确控制。 锁相环的性能主要由相位噪声、频率稳定度和锁定时间等指标来衡量。相位噪声是指锁相环输出信号的相位波动，频率稳定度是指锁相环输出信号的频率稳定程度，锁定时间是指锁相环从失锁状态到锁定状态所需的时间。这些指标对于不同的应用场景有不同的要求，需要根据实际需求选择合适的锁相环。 在实际应用中，锁相环还可以与其他控制电路结合使用，形成更复杂的系统。例如，将锁相环与数字信号处理器相结合，可以实现更高级的控制算法，提高系统的性能。锁相环的应用还在不断拓展，随着科技的发展，锁相环的功能和性能将有更大的提升空间。 锁相环是一种基于负反馈原理的控制电路，能够实现信号的频率和相位的精确稳定。它的基本结构包括相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器和频率分频器等组件。锁相环在通信、测量和自动控制等领域有广泛的应用，其性能指标包括相位噪声、频率稳定度和锁定时间等。随着科技的发展，锁相环的应用前景将更加广阔。
锁相环环路增益 1. 什么是锁相环？ 锁相环（Phase-locked loop，PLL）是一种电子反馈系统，用于在输入信号和参考信号之间建立稳定的相位关系。它由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）和分频器组成。 2. 锁相环的工作原理 锁相环的工作原理可以分为三个主要步骤：相位比较、滤波和控制振荡。 2.1 相位比较 锁相环将输入信号与参考信号进行相位比较。相位比较器会输出一个表示两个信号之间差异的电压。 2.2 滤波 接下来，这个差异电压会经过低通滤波器进行滤波处理。低通滤波器的作用是去除高频噪声，并将平均值输出为控制信号。 2.3 控制振荡 这个控制信号会被送到VCO中，调节其频率或振荡周期。VCO会根据控制信号的变 化而调整自身输出的频率或振荡周期，使得输入信号和参考信号之间的相位差最小化。 3. 环路增益的概念 环路增益（Loop Gain）是衡量锁相环性能的重要指标之一。它表示锁相环环路中 信号放大的程度。环路增益越大，锁相环对输入信号的跟踪能力越强，但也容易引起系统不稳定。 4. 如何提高锁相环的环路增益？ 提高锁相环的环路增益可以通过以下几个方面来实现： 4.1 增加VCO的增益 VCO是锁相环中最关键的部分之一，它决定了系统输出频率与控制电压之间的关系。通过选择合适的VCO并调整其增益，可以提高整个系统的环路增益。
4.2 加大相位比较器输出电压 相位比较器输出电压越大，滤波器接收到的控制信号就越强，从而提高了滤波器和VCO对输入信号跟踪和调节的能力。可以通过调整相位比较器参数或使用更高灵敏度的器件来增加输出电压。 4.3 设计合适的滤波器 滤波器的设计对于提高锁相环的环路增益非常重要。合理选择滤波器的截止频率和阶数，可以使其在去除高频噪声的尽可能快地响应输入信号的变化。 4.4 优化反馈回路 反馈回路是锁相环中环路增益形成的关键部分。通过合理设计反馈回路，可以减小相位误差和噪声对系统性能的影响，从而提高环路增益。 5. 锁相环环路增益的应用 锁相环广泛应用于各种通信和控制系统中，包括频率合成器、时钟恢复、调制解调器等。 5.1 频率合成器 频率合成器是一种将参考信号倍频或分频得到所需频率输出信号的装置。锁相环可以根据输入参考信号和VCO输出信号之间的相位差来控制VCO的频率，从而实现对输出频率的精确控制。 5.2 时钟恢复 在数字通信系统中，接收端需要从复杂的数字信号中恢复出正确的时钟信息。锁相环可以通过与接收信号进行比较，并根据比较结果调整本地时钟，实现对接收信号的同步和恢复。 5.3 调制解调器 在调制解调器中，锁相环用于恢复调制信号中的载波频率和相位信息。通过与接收信号进行比较，并根据比较结果控制VCO的频率和相位，可以实现对调制信号的解调和恢复。 6. 总结 锁相环是一种常用的电子反馈系统，用于建立输入信号和参考信号之间稳定的相位关系。环路增益是衡量锁相环性能的重要指标，可以通过增加VCO增益、提高相位比较器输出电压、设计合适的滤波器和优化反馈回路来提高。锁相环广泛应用于频率合成器、时钟恢复和调制解调器等领域。通过对锁相环环路增益的理解和优化，可以提高系统性能并满足各种应用需求。
锁相环的关键指标 一、引言 锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常用的电子控制系统，用于在输 入信号和参考信号之间建立相位关系。它在通信、数据转换和时钟同步等领域有着广泛的应用。在设计和评估锁相环时，需要考虑一些关键指标，以确保其性能和稳定性。本文将就锁相环的关键指标展开讨论。 二、锁相环的基本原理 在了解锁相环的关键指标之前，我们先来简要了解一下锁相环的基本原理。 锁相环由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器和分频器等组成。其工作原理是通过不断调整电压控制振荡器的频率，使得相位比较器输出的误差信号趋近于零。这样，输入信号和参考信号之间就能够建立起稳定的相位关系。 三、锁相环的关键指标 锁相环的性能和稳定性受多个指标的影响。下面将分别介绍这些指标。 3.1 带宽 锁相环的带宽是指其输出相位响应的频率范围。带宽越宽，锁相环对频率变化的响应越快。通常情况下，带宽越宽，锁相环的性能越好。但同时也需要考虑到带宽过宽可能导致噪声增加和稳定性下降的问题。 3.2 相位噪声 相位噪声是指锁相环输出信号的相位随时间变化的不稳定性。相位噪声越小，锁相环的性能越好。相位噪声可以通过频域分析来评估，常用的评估指标包括相位噪声密度和积分相位噪声。 3.3 锁定时间 锁定时间是指锁相环从初始状态到稳定状态所需的时间。锁定时间越短，锁相环的性能越好。锁定时间受到带宽和相位噪声等因素的影响。 3.4 抖动 抖动是指锁相环输出信号的瞬时频率偏离其平均频率的程度。抖动越小，锁相环的性能越好。抖动可以通过时域分析来评估，常用的评估指标包括峰峰值抖动和均方根抖动。
3.5 稳定性 锁相环的稳定性是指其输出信号在长时间内保持稳定的能力。稳定性受到带宽、相位噪声和抖动等因素的影响。稳定性可以通过频域和时域分析来评估。 四、评估锁相环的关键指标 为了评估锁相环的关键指标，可以采取以下步骤： 1.设计合适的测试电路，包括输入信号源和参考信号源。 2.使用合适的测量设备，如频谱分析仪、示波器和时钟分析仪等，对锁相环的 输出信号进行测量。 3.对锁相环的带宽进行测试，通过改变输入信号的频率，观察输出信号的相位 响应。 4.对锁相环的相位噪声进行测试，使用频谱分析仪测量输出信号的相位噪声密 度。 5.对锁相环的锁定时间进行测试，观察锁相环从初始状态到稳定状态所需的时 间。 6.对锁相环的抖动进行测试，使用示波器测量输出信号的瞬时频率偏移。 7.对锁相环的稳定性进行测试，通过长时间观察输出信号的变化情况。 五、总结 锁相环的关键指标对于其性能和稳定性至关重要。带宽、相位噪声、锁定时间、抖动和稳定性等指标需要在设计和评估锁相环时进行充分考虑。通过合适的测试和测量方法，可以准确评估锁相环的性能，并进行必要的优化和改进。锁相环的应用和研究将在未来继续发展，为各个领域的电子系统提供更加稳定和可靠的时钟同步和数据传输。
锁相环电路原理概述 By jluhong 锁相环的英文全称是Phase-Locked Loop,简称PLL。它是由鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）三部分构成的一种信号相差自动调节反馈电路（环）。PLL电路框图如下，其具体工作过程为，当输入信号Vi（t）=0时，环路滤波器的输出Vc（t）为某一固定值。这时，压控振荡器按其固有频率fv=f0进行自由振荡。当有频率为fi的Vi（t）输入时，Vi（t）和Vo（t）同时加到鉴相器进行鉴相。如果二者相差不大，鉴相器输出一个与二者相位差成正比的误差电压Vd（t），再经过环路滤波器滤去Vd（t）中的高频成分，输出一个直流控制电压Vc，Vc将使压控振荡器的频率fv（和相位）发生变化，向输入信号频率fi靠拢，最后使fv= fi，环路锁定。环路一旦进入锁定状态后，压控振荡器的输出信号与环路的输入信号（参考信号）之间只有一个固定的稳态相位差，而没有频差存在，而且当输入信号频率在捕捉带范围内变化时或相位变化时，VCO输出信号跟踪输入信号的频率和相位。（跟踪是有条件的，即输入信号频率变化在一定范围内，否则PLL失锁）。 大家要注意，若鉴相器输入信号和VCO本振频率ωo频差很大时，鉴相器输出的差拍频率很高，则差拍频率经过环路低通滤波器被滤除了。只有很小的分量漏加到压控振荡器的输入端。由于控制电压太小，压控振荡器输出仍然是它的固有振荡频率ωo，整个系统输出信号基本没有发生变化，PLL失去其作用，因此要注意一个PLL电路对输入信号频率范围的限制(取决于ωo)。 鉴相器：鉴相器类型很多。按鉴相特性分类有：正弦形鉴相器、锯齿形鉴相器、三角形鉴相器、梯形鉴相器等等；按电路性质分类有：模拟鉴相器、数字鉴相器、模拟乘法鉴相器等等。 环路滤波器可分为有源和无源二类。 压控振荡器的类别很多，常用的有LC压控振荡器，RC压控振荡器，晶体压控振荡器(VCXO)在锁相环中压控振荡器实现压控主要采用如下两种方法：直接改变决定振荡频率的振荡回路元件(如C、或R)的数值；控制多谐振荡器中定时元件的充放电流或电压。压控振荡器电路形式与一般常用的振荡电路无多大差异。控制元件除常用的变容二极管外，还有使用场效应管做成的压控电阻、压控电抗或者用双极晶体管做成的压控电抗管等。LC压控振荡器与负阻压控振荡器的频率可以做得很高，从几百千赫到几百兆赫，甚至上千兆赫，频率可控范围可达20%～80%，但控制线性较差，频率稳定度不如VCXO好。RC压控振荡器的优点是频率控制范围最宽，可达到100%，线性度也很好。但频率稳定度差，工作频率较低，一般从几十千赫到几十兆赫。晶体压控振荡器的优点是频率稳定度极高，目前应用最多是的32.768MHz 和24.576MHz高精度晶体。最高晶体频率现在只能做到一百多兆赫。它的缺点是频率覆盖小，只能在万分之几到千分之几的范围内变化，压控灵敏度低。
锁相环 一．基础理论 锁相环路(Phase Locked Loop)是一个闭环的相位控制系统，它的输出信号的相位能自动跟踪输入信号相 当)(1t ∙θ与)(2t ∙ θ相等时，两矢量以相同的角速度旋转，相对位置，即夹角维持不变，通常数值又较小，这就是环路的锁定状态。 从输入信号加到锁相环路的输入端开始，一直到环路达到锁定的全过程，称为捕获过程。设系统最初进入同步状态[]ωθεεπ∆±,2e n 的时间为a t 。那么从0t t =的起始状态到达进入同步状态的全部过程就称为锁相环路的捕获过程。捕获过程所需的时间0t t T a p -=称为捕获时间。显然，捕获时间p T 的大小不但与环路的参数有关，而且与起始状态有关。 对一定的环路来说，是否能通过捕获而进入同步完全取决于起始频差01)(ωθ∆=∙t e 。若0ω∆超过某一范围，环路就不能捕获了。这个范围的大小是锁相环路的一个重要性能指标，称为环路的捕获带p ω∆。 捕获状态终了，环路的状态稳定在 ωεθ∆∙≤)(t e e e n t θεπθ≤-2)( (1-1) 这就是同步状态的定义。只要在整个变化过程中一直满足(1-1)式，那幺仍称环路处于同步状态。由上可知，在输入固定频率信号的条件之下，环路进入同步状态后，输出信号与输入信号之间频差等于零，相差等于常数，即 0)(=∙ ⋅t e θ =)(t e θ常数 这种状态就称为锁定状态。 锁相环路的组成 锁相环路为什幺能够进入相位跟踪，实现输出与输入信号的同步呢？因为它是一个相位的负反馈控制系统。这个负反馈控制系统是由鉴相器（PD ）、环路滤波器（LF ）和电压控制振荡器（VCO ）三个基本部件组成的，基本构成如图：
一种新颖的三相工频锁相同步电路 摘要：本文描述了一种新颖的工频锁相电路，具有谐波抑制能力强，灵敏度高和缺相仍能正常工作等特点。根据本文整理的电路已成功运用于商品化的SVC调节器系统。 关键词：锁相环，谐波抑制，SVC 电网系统的信号是实时变化的，自身的频率有一定的误差，因此如果采用固定的频率对电网一个周波的信号进行采样，往往会产生误差，而且此误差随时间变化。为了解决这个问题，通常采用锁相环电路。锁相环的基本功能是完成对输入信号的频率跟踪。 一．基本原理 锁相环(Phase Lock Loop，简称PLL)是完成两个电信号相位同步的自动控制系统，能实现对输入信号频率和相位的跟踪。它是频率无差调节控制系统，采用二阶环路可以对电网频率实现无相位误差的稳态跟踪，稳态时可以消除同步误差。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。 锁相环的原理示意图如图1所示，由鉴相器(PD)、低通滤波器(LPF)、压控振荡器(VCO)以及分频器四个基本部分组成。鉴相器是用来将两输入信号v i(t)与v o(t)之间的相位差转换成误差电压输出，通常可以采用模拟乘法器或异或门来完成。低通滤波器用以滤除鉴相器输出的高次谐波及噪声，以保证环路所要求的性能，增加系统的稳定性，并让有用信号顺利通过。压控振荡器，是指其振荡频率可以受外加电压控制的振荡器。而分频器则是用来对压控振荡器输出的高频信号进行分频，然后与输入信号v i(t)的频率进行比较，以实现对输入信号的无相位误差的频率跟踪。 图1 锁相环原理图 锁相环基本工作过程是：PD 用来比较输入信号和反馈信号的相位偏差,并产生一个误差电压V c(t)。误差电压中的高频成分(包括噪声中的高频成分) 被L PF 滤除，形成控制电压V d(t)。在控制电压作用下，VCO的频率和相位逐渐接近环路输入信号的频率和相位。若压控振荡器的频率能够变化到与输入信号频率相同，在满足稳定性条件下，就会在这个频率上稳定下来。达到稳定后，输入信号和压控振荡器输出信号之间的频差为零，相差不再随时间变化，误差电压为一固
锁相环的理论 锁相环作为一个系统，主要包含三个基本模块：鉴相器( Phase Detecto：r PD)、低通滤波器(LowPass Filter：LPF)，亦即环路滤波器(L00P Filter：LF)，和压控振荡器( Voltage Controlled Oscillator：VCO ) 。这三个基本模块组成的锁相环为基本锁相环，亦即线形锁相环(LPLL) ，如图2．1 所示。 图 2.1 锁相环原理图当锁相环开始工作时，输入参考信号的频率 f1 与压控振荡器的固有振荡频率 f o总是不相同的，即f f1 f o ，这一固有频率差f f1 f o必然引起它们之间的相位差不断变化，并不断跨越 2 角。由于鉴相器特性是以相位差 2 为周期的，因此鉴相器输出的误差电压总是在某一范围内摆动。这个误差电压通过环路滤波器变成控制电 趋向于参考信压加到压控振荡器上，使压控振荡器的频率f o 号的频率 f i ，直到压控振荡器的频率变化到与输入参考信号的频率相等，并满足一定条件，环路就在这个频率上稳定下来。两个频率之间的相位差不随时间变化而是一个恒定的常数，这时环路就进入“锁定”状态。 当环路已处于锁定状态时，如果输入参考信号的频率和相位发生变化，通过环路的控制作用，压控振荡器的频率和相位能不断跟踪输入参考信号频率的变化而变化，使环路重新进入锁定状态，这种动态过程称为环路的“跟
踪”过程。而环路不处于锁定和跟踪状态，这个动态过程称为“失锁”过程。
从上述分析可知， 鉴相器有两个主要功能： 一个是频率牵引， 另一个是相位 锁定。实际中使用的锁相环系统还包括放大器、分频器、混频器等模块，但是这 些附加的模块不会影响锁相环的基本工作原理，可以忽略。 2.1 锁相环的工作原理 锁相环作为一个系统， 主要包含三个基本模块： 鉴相器 【4】、低通滤波 器，亦 即环路滤波器， 和压控振荡器。 在本节首先分析鉴相器、 环路滤波器和压控振荡 器. 2.1.1 鉴相器 锁相环中的鉴相器 （ PD ）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： 式中的 O 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： U D Ku i (t)u o (t) KU m U om sin[ i t i (t)]cos[ o t o (t)] 1 2KU m U om sin[ i t i (t) o t o t] u i (t) U m sin[ i i (t)] 2.1) u o (t) U om sin[ o o (t)] 2.2) 图 2.2 模拟鉴相器