锁相环PLL的电路原理以及基本构成

锁相环基本原理
锁相环（Phase Locked Loop，PLL）是一种常用的电子电路，可以用来解决信号同步和频率合成等问题。

它的基本原理是通过比较两个信号的相位差，通过反馈调节使得相位差保持在一个稳定的值，从而达到信号同步的目的。

锁相环的基本组成部分包括相位检测器、低通滤波器、振荡器和分频器等。

其中，相位检测器是锁相环的核心部件，它的作用是将输入信号和反馈信号进行比较，得到相位差信号。

常用的相位检测器有边沿检测器、乘积检测器和采样保持器等。

在锁相环的工作过程中，输入信号经过相位检测器与反馈信号进行比较，产生相位差信号，经过低通滤波器进行滤波处理，然后输出给振荡器进行调节，从而使得振荡器的输出信号与输入信号达到同步。

如果输入信号的频率发生变化，相位差信号也会随之变化，这时锁相环会通过反馈调节振荡器的输出频率，使得相位差保持在一个稳定的值。

锁相环在实际应用中具有广泛的用途，如在通信系统中用于时钟恢复和信号重构，可以提高信号质量和传输距离；在计算机系统中用于时钟同步和频率合成，可以提高计算机的稳定性和性能；在音频系统中用于音频合成和去噪，可以提高音质和降低噪声等。

锁相环作为一种常用的电子电路，其基本原理是通过比较两个信号的相位差，通过反馈调节使得相位差保持在一个稳定的值，从而达到信号同步的目的。

它在实际应用中具有广泛的用途，可以提高系统的稳定性和性能，提高信号质量和传输距离，降低噪声等。

锁相环PLL（PhaseLockedLoop）锁相环PLL目前我见到的所有芯片中都含有PLL模块，而且一直不知道如何利用PLL对晶振进行倍频的，这次利用维基百科好好的学习了下PLL 的原理。

1. 时钟与振荡电路在芯片中，最重要的就是时钟，时钟就像是心脏的脉冲，如果心脏停止了跳动，那人也就死亡了，对于芯片也一样。

了解了时钟的重要性，那时钟是怎么来的呢？时钟可以看成周期性的0与1信号变化，而这种周期性的变化可以看成振荡。

因此，振荡电路成为了时钟的来源。

振荡电路的形成可以分两类：1. 石英晶体的压电效应：电导致晶片的机械变形，而晶片两侧施加机械压力又会产生电，形成振荡。

它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，可以做得精确，因此其振荡电路可以获得很高的频率稳定度。

2. 电容Capacity的充电放电：能够存储电能，而充放电的电流方向是反的，形成振荡。

可通过电压等控制振荡电路的频率。

2. PLL与倍频由上面可以知道，晶振由于其频率的稳定性，一般作为系统的外部时钟源。

但是晶振的频率虽然稳定，但是频率无法做到很高（成本与工艺限制），因此芯片中高频时钟就需要一种叫做压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator）的东西生成了（顾名思义，VCO 就是根据电压来调整输出频率的不同）。

可压控振荡器也有问题，其频率不够稳定，而且变化时很难快速稳定频率。

哇偶，看到这种现象是不是很熟悉？嘿嘿，这就是标准开环系统所出现的问题，解决办法就是接入反馈，使开环系统变成闭环系统，并且加入稳定的基准信号，与反馈比较，以便生成正确的控制。

PLL倍频电路因此，为了将频率锁定在一个固定的期望值，锁相环PLL出现了！一个锁相环PLL电路通常由以下模块组成：·鉴相鉴频器PFD（Phase Frequency Detector）：对输入的基准信号（来自频率稳定的晶振）和反馈回路的信号进行频率的比较，输出一个代表两者差异的信号·低通滤波器LPF（Low-Pass Filter）：将PFD中生成的差异信号的高频成分滤除，保留直流部分·压控振荡器VCO（Voltage Controlled Oscillator）：根据输入电压，输出对应频率的周期信号。

pll 原理
PLL（Phase Locked Loop）是一种用于在电路中锁相的重要技术。

它由相位比较器、环形混频器、低通滤波器和振荡器组成，用于将输入信号的相位锁定到参考信号的相位。

PLL的原理基于负反馈控制，其中相位比较器用于测量输入信号与参考信号之间的相位差，并输出相关的误差信号。

环形混频器将参考信号和振荡器输出的信号相乘，得到混频后的信号，并将其送入低通滤波器进行滤波处理。

滤波之后的信号作为控制信号，通过调整振荡器的频率和相位来实现与参考信号的相位同步。

PLL主要用于时钟恢复、频率合成、调制解调等应用中。

在时钟恢复方面，PLL可以用于将抖动或失真的时钟信号锁定到参考时钟的相位，使得时钟信号更加稳定和精确。

在频率合成方面，PLL可以根据参考频率和倍频系数生成所需的输出频率。

在调制解调方面，PLL可以通过将调制信号与参考信号进行相乘和滤波，实现解调出原始信号。

总而言之，PLL通过负反馈控制的方式，将输入信号的相位锁定到参考信号的相位，实现了信号的同步和固定相位关系。

它在各种电子设备和通信系统中都得到了广泛的应用。

锁相环的组成和工作原理#11．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。

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uD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uC（t）。

即uC（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，uc（t）为恒定值。

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。

4. 锁相环的应用锁相环在各个领域有着广泛的应用，下面列举几个常见的应用：•频率合成器：锁相环可以将稳定的参考频率合成为其他频率，广泛用于通信、雷达、测量等领域。

锁相环放大器的原理及应用锁相环放大器（Phase-locked loop amplifier，简称PLL放大器）是一种电子放大器，利用锁相环的原理，对输入信号进行放大，同时保持输出信号与输入信号的相位关系稳定。

锁相环放大器的原理主要包括三个基本模块：相位比较器、低通滤波器和VCO（Voltage-Controlled Oscillator）。

1. 相位比较器（Phase Comparator）：相位比较器用于比较输入信号和反馈信号的相位差，并产生一个误差信号。

常见的相位比较器有乘法型相位比较器和加法型相位比较器。

2. 低通滤波器（Low Pass Filter）：低通滤波器用于滤除相位比较器输出信号中的高频噪声，只保留误差信号的直流分量，同时具有一定的延迟作用。

3. VCO（Voltage-Controlled Oscillator）：VCO是一个可通过电压控制频率的振荡器。

它的频率由输入的控制电压决定，通常与输入信号的频率相等，但相位可能会有一定的偏差。

通过调整VCO的控制电压，可以改变输出信号的相位与输入信号的相位之间的差距。

锁相环放大器的应用非常广泛。

以下是一些常见的应用场景：1. 时钟恢复：锁相环放大器经常用于从数字信号中恢复时钟信号。

通过将输入信号和本地时钟信号进行相位比较，可以产生一个误差信号，并通过调整VCO的频率，将输出信号的相位与输入信号的相位进行同步，从而恢复出准确的时钟信号。

2. 数据通信：锁相环放大器广泛应用于高速数据通信系统中。

通过对接收到的数据信号与本地时钟信号进行相位比较，并调整VCO的频率，可以保证接收到的数据信号与本地时钟信号的相位同步，从而实现可靠的数据传输。

3. 降噪增益：锁相环放大器可以用于降低输入信号中的噪声，并放大信号的幅度。

通过对输入信号和反馈信号进行相位比较，并通过调整VCO的频率，可以实现对信号的放大，并同时抑制输入信号中的噪声。

总之，锁相环放大器通过利用反馈控制的方式，可以实现对输入信号的放大，并保持输出信号与输入信号的相位关系稳定。

锁相环PLL原理与应用锁相环(Phase-Locked Loop, PLL)是一种常用的控制系统，广泛应用于电子和通信领域。

它可以用于频率合成、时钟恢复以及相位同步等应用中。

本文将对PLL的原理和常见的应用进行详细介绍。

PLL的原理：首先，参考信号经过相位比较器与VCO的输出信号进行比较。

相位比较器的输出为一个控制电压，表示两个信号之间的相位差。

这个控制电压经过低通滤波器进行滤波处理，得到一个平滑的控制电压，该电压用于调节VCO的频率。

VCO产生的频率与输入的控制电压成正比，通过调节控制电压，可以改变VCO的输出频率。

通过反馈控制的方式，当VCO的频率与参考信号接近时，相位比较器的输出误差会减小，最终收敛到零，实现了锁相环的目标。

在PLL中，分频器的作用是将VCO的高频输出信号分频得到一个相位稳定的低频信号，用作相位比较器的参考信号。

通过适当选择分频比，可以实现对VCO输出频率的精确控制。

PLL的应用：1.频率合成器：PLL经常被用于频率合成器的设计。

通过选择适当的参考频率和分频比，可以实现对输出频率的精确控制。

例如，在通信系统中，PLL被用于合成不同的载波频率用于不同用户之间的信号传输。

2.时钟恢复：在数字通信中，接收端需要从接收到的数据中恢复时钟信号。

PLL可以通过将接收到的数据作为参考信号，并控制VCO的频率，使得输出的时钟信号与发送端时钟同步。

3.数字时钟锁定：在数字系统中，不同的模块可能具有不同的时钟源，为了实现数据的正确和稳定传输，需要将不同的时钟源进行同步。

PLL可以用于将这些时钟同步，并控制其频率和相位，以便实现正确的数据传输。

4.相位同步：在通信系统中，要求不同的发送端和接收端之间的信号具有相同的相位特性，以便实现正确的信号传输。

PLL可以用于将这些信号进行相位同步，确保信号的准确传输。

在实际应用中，PLL还可用于频率测量、频率锁定等领域。

它的具体应用取决于实际需求。

在总结，锁相环是一种基于反馈控制的系统，通过将参考信号的相位与振荡器的输出信号进行比较，以实现对输出信号的频率和相位的稳定控制。

锁相环芯片锁相环芯片（PLL芯片）是一种用于时钟同步和频率合成的集成电路。

它基于反馈控制原理，通过遥测阶频差，并经过放大、相移、变频等操作，使得输入信号与输出信号之间存在稳定的相位和频率关系。

PLL芯片在现代的通信、计算机、音频等领域有着广泛的应用。

PLL芯片的核心部分是相锁环（Phase Lock Loop），由相频检测器、环路滤波器、控制电压发生器以及振荡器等组成。

相频检测器用于测量输入信号与输出信号之间的相位差和频率差，并将这些信息传递给环路滤波器。

环路滤波器通过滤波和放大操作，将输入信号的误差转换为控制电压，然后传送给振荡器，使得输出信号的相位和频率与输入信号保持一致。

通过不断地调整控制电压，PLL芯片能够自动地追踪输入信号的相位和频率变化，从而实现时钟同步和频率合成的功能。

PLL芯片具有多种应用。

在通信领域，PLL芯片可以用于时钟恢复、时钟提取和时钟生成等功能。

例如，在调制解调器中，PLL芯片可以将接收到的调制信号转换为基带信号，从而实现数据的解调。

在计算机领域，PLL芯片可以用于时钟分频和时钟倍频等功能。

例如，在CPU中，PLL芯片可以将外部输入的时钟信号分频或者倍频，然后提供给内部电路使用。

在音频领域，PLL芯片可以用于音频解码和音频编码等功能。

例如，在MP3播放器中，PLL芯片可以将数字音频信号解码成模拟音频信号，然后通过功放输出到耳机或者扬声器。

PLL芯片具有许多优点。

首先，它能够实现信号的精确时钟同步和频率合成，从而提供高质量的通信、计算和音频信号。

其次，它具有良好的抗噪声性能，能够有效地消除外界的干扰和噪声。

再次，它具有较强的适应性和稳定性，能够自动地追踪和调整输入信号的相位和频率变化。

最后，它具有较低的功耗和较小的尺寸，能够满足现代电子设备对于能耗和空间的要求。

总而言之，锁相环芯片是一种重要的集成电路，广泛应用于通信、计算机、音频等领域。

它通过反馈控制原理，实现了信号的精确时钟同步和频率合成。