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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。
简述锁相环的作用
锁相环（Lock-in amplifier）是一种高性能的小型放大器，它可以有效地抑制噪声，并提供微弱信号的最佳测量结果。
锁相环具有许多应用，包括测试和分析心电图学形态、自动驱动舵机和螺旋桨、控制电动机和磁悬浮轨道交通等。
锁相环的作用是执行锁相（Lock-in）测量，其过程可以简单概述如下：使用分布式信号源作为激励，信号源的频率非常接近被测信号（可以是有相对于激励信号的偏移）的频率；然后将激励信号与被测信号连接，同时加入放大器进行放大，再将放大之后的被测信号与激励信号叠加；最后，将放大之后的被测信号与激励信号分别用不同类型的滤波器筛选，以突出被测信号，而抑制来自环境的其他干扰和噪声。
锁相环通常具有以下特点：
（1）高增益：锁相环能够提供很高的增益，可以将微弱的被测信号放大成可测量范围内可见的水平；
（2）精确：锁相环具有精确的音频跟踪，可以在激励信号和外部噪声中提取出被测信号；
（3）调节能力强：锁相环能够自动调节其增益，以确保被测信号在测量范围内。
锁相环可以改善测量，并使信号检测变得更加可靠。
它可用于滤波系统或在测量系统中检测和估计微弱信号。
通过将信号放大成可测范围可见的大小，可以获得精确的测量值，而不会受到外界噪声的影响。
锁相环逆变
锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）和逆变器（Inverter）是电子领域中两个不同的概念，它们通常在不同的应用中使用。
1.锁相环（PLL）：PLL 是一种电子电路，通常用于频率合成、时
钟恢复和相位同步等应用。
它的基本原理是通过比较输入信号
和一个内部振荡器的输出，然后调整振荡器的频率和相位，使
输出信号与输入信号保持稳定的相位关系。
PLL 可用于从不稳
定的时钟信号中生成稳定的时钟，或者用于将信号的频率锁定
到特定的参考频率。
在通信系统、数字电路和射频应用中广泛
使用。
2.逆变器（Inverter）：逆变器是一种电子设备，用于将直流电（DC）
转换为交流电（AC）。
它通常用于太阳能发电系统、风能发电系
统、电动汽车、UPS（不间断电源）等应用中，将储存的直流电
能或可再生能源的直流输出转换为可用于电网或电器设备的交
流电。
逆变器可以有不同的类型，如脉宽调制逆变器、谐波逆
变器等，具体类型取决于应用和性能需求。
这两个概念在电子领域中有不同的应用领域，通常不直接相关。
锁相环用于时钟和信号处理，而逆变器用于能源转换和电源供应。
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。
锁相环的基本原理1. 介绍锁相环（Phase Locked Loop，简称PLL）是一种广泛应用于电子领域的反馈控制系统。
它通过比较输入信号的相位和参考信号的相位差，并通过相位差的反馈控制，使得输出信号的相位与参考信号保持稳定的关系。
锁相环广泛应用于频率合成器、通信系统中的时钟恢复、频率系数调整等领域。
2. 锁相环的组成锁相环由多个组件组成，包括相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）等。
2.1 相位比较器相位比较器是锁相环的核心部件，用于测量输入信号和参考信号之间的相位差。
常见的相位比较器有边沿比较器、数字比较器和模拟比较器等。
2.2 低通滤波器低通滤波器的作用是将相位比较器输出的脉冲信号转化为直流信号，并滤除不需要的高频成分。
低通滤波器一般采用RC电路实现。
2.3 电压控制振荡器电压控制振荡器（VCO）是锁相环的关键部件，它产生一个电压信号，用于控制输出信号的频率和相位。
VCO的输出频率与输入电压成正比。
一般VCO采用LC谐振电路实现。
2.4 分频器分频器的作用是将VCO的高频信号分频为参考信号的频率，以便与输入信号进行相位比较。
2.5 反馈环反馈环将VCO的输出信号与输入信号进行相位比较，并通过控制电压调整VCO的输出频率和相位。
同时，由于VCO输出信号被分频，所以经过一段时间后，输出信号的相位将与参考信号保持一致。
3. 锁相环的工作原理锁相环按照以下步骤工作：3.1 初始状态锁相环初始状态下，VCO的频率与输入信号的频率存在较大的差异，相位比较器输出的误差信号较大。
3.2 相位比较相位比较器对输入信号和参考信号进行相位比较，得到误差信号，误差信号的幅度与输入信号和参考信号之间的相位差有关。
3.3 误差信号滤波误差信号经过低通滤波器滤除高频成分，得到一个平滑的直流信号。
3.4 控制电压调整滤波后的误差信号作为控制电压，调整VCO的频率和相位。
锁相环的基本组成锁相环（Phase Locked Loop，简称PLL）是一种常用的电子电路，用于频率合成、时钟同步和相位锁定等应用。
它由相频比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）和分频器等基本组成部分构成。
锁相环通过不断调整VCO的频率，使其与参考信号的频率保持同步，从而实现相位和频率的锁定。
相频比较器是锁相环的核心部分之一。
它将参考信号和VCO输出的信号进行比较，并产生一个误差信号，表示两者之间的相位差。
低通滤波器用于去除误差信号中的高频成分，得到平滑的控制电压。
这个电压被送入VCO，通过改变VCO的频率来减小相位差。
通过不断调整VCO的频率，使其与参考信号的频率保持同步，最终实现相位锁定。
VCO是另一个重要的组成部分。
它根据输入的控制电压来调整输出信号的频率。
当控制电压增加时，VCO的频率也随之增加，相位差减小。
反之，当控制电压减小时，VCO的频率降低，相位差增大。
通过这样的反馈机制，VCO能够自动调整频率，使其与参考信号保持同步。
除了相频比较器、低通滤波器和VCO，锁相环还常常包含一个分频器。
分频器将VCO输出的信号进行分频，得到一个与参考信号频率相同或相倍的信号。
这个信号被送回相频比较器，与参考信号进行比较，从而实现闭环控制。
分频器的选择取决于具体应用的需求。
锁相环广泛应用于各种领域。
在通信系统中，锁相环用于时钟恢复、频率合成和时钟同步等关键任务。
在数字信号处理中，锁相环被用来实现数字时钟的生成和同步。
在模拟电路中，锁相环可以用来生成高稳定度的本地振荡信号，用于时序控制和频率合成。
锁相环的性能受到多个因素的影响。
首先是相频比较器的性能，它决定了锁相环的相位检测精度。
其次是低通滤波器的带宽，它决定了锁相环的跟踪速度和抑制高频噪声的能力。
此外，VCO的线性度和频率范围也会对锁相环的性能产生影响。
因此，在设计锁相环时，需要根据具体应用的要求，选择合适的元器件，并进行系统级的优化。
锁相环的跳周一、什么是锁相环锁相环（Phase Locked Loop，简称PLL）是一种常用的电路和信号处理技术，广泛应用于通信系统、电路设计、时钟同步等领域。
它通过对输入信号进行频率和相位调整，使得输出信号与参考信号保持同步。
锁相环的核心组件包括相频检测器、环路滤波器、震荡器和分频器等。
二、锁相环的原理与应用1. 相频检测器相频检测器用于比较输入信号与参考信号的相位差，并产生一个误差信号。
常见的相频检测器有边沿触发器、门限器、乘法器等。
2. 环路滤波器环路滤波器接收相频检测器输出的误差信号，并对其进行滤波和放大处理。
它起到平稳误差信号的作用，使得控制系统更加稳定。
震荡器是锁相环的核心部分，它产生一个输出信号，并可以根据输入信号的变化调整输出信号的频率和相位。
常见的震荡器有电压控制振荡器（VCO）和电流控制振荡器（ICO）等。
分频器通过将震荡器的输出信号分频，得到一个与参考信号频率相同的信号，用于与输入信号进行比较。
分频器的作用是将输出信号与参考信号同步。
锁相环的应用非常广泛，例如在通信系统中，锁相环可以用于解调、调制、频率合成等；在电路设计中，锁相环可以用于时序控制、时钟同步等；在科研领域，锁相环可以用于精密测量、频率稳定等。
三、锁相环的跳周现象及原因锁相环的跳周现象是指在特定条件下，锁相环的输出频率会突然跳跃到其他频率。
这种现象的出现通常是由于以下原因：1. 超过锁定范围当输入信号的频率偏离锁相环的锁定范围时，锁相环无法对其进行跟踪和同步，从而导致跳周现象的发生。
2. 相频检测器失效相频检测器在某些情况下可能出现故障或失灵，无法正确地检测输入信号与参考信号的相位差，导致跳周现象的发生。
3. 环路滤波器设计不合理环路滤波器的设计参数选择不当或滤波特性不良，会导致误差信号无法得到有效滤波和放大，进而引发跳周现象。
4. 震荡器非线性当震荡器的工作状态发生变化或工作在非线性区域时，输出信号的频率和相位可能会发生跳变，从而导致锁相环的跳周现象。
pll锁相环基本参数PLL锁相环（Phase-Locked Loop）是一种常见的电子电路，用于将输入信号的相位和频率与参考信号保持一致。
它由相位比较器、环形滤波器、振荡器和分频器组成，通过不断调节VCO（Voltage Controlled Oscillator）的控制电压，使输出信号与参考信号同步。
PLL锁相环的基本参数有以下几个：1. 相位比较器的灵敏度：相位比较器用于比较输入信号和参考信号的相位差，并产生一个误差信号。
相位比较器的灵敏度决定了它对相位差的敏感程度。
灵敏度越高，PLL对相位差的纠正能力越强。
2. 环形滤波器的带宽：环形滤波器用于滤除相位比较器输出的误差信号中的高频噪声，使VCO的控制电压平稳变化。
环形滤波器的带宽决定了PLL的跟踪能力和抑制高频噪声的能力。
带宽越宽，PLL 的跟踪速度越快，但容易受到高频干扰；带宽越窄，抑制高频噪声的能力越强，但跟踪速度较慢。
3. 振荡器的频率稳定性：振荡器作为PLL的输出信号源，其频率稳定性对整个PLL性能的影响很大。
频率稳定性是指振荡器输出频率的变化范围，一般用频率漂移来表示。
频率漂移越小，PLL的稳定性越好。
4. 分频器的分频比：分频器将振荡器的输出信号进行分频，以便与参考信号相比较。
分频比的选择与输入信号和参考信号的频率关系密切，合适的分频比可以使PLL的锁定范围更广。
PLL锁相环在许多领域都有广泛的应用，例如通信系统、数据存储、音视频处理等。
以通信系统为例，PLL锁相环可以用于时钟恢复、频率合成和时钟同步等功能。
在时钟恢复中，输入信号经过相位比较器和环形滤波器处理后，控制VCO的输出，使其频率和相位与输入信号保持一致；在频率合成中，输入信号经过分频器和相位比较器处理后，控制VCO的输出，使其频率为输入信号的整数倍；在时钟同步中，参考信号和本地时钟通过相位比较器进行比较，通过调节VCO的控制电压，使本地时钟与参考信号同步。
除了以上基本参数外，PLL锁相环还有一些扩展参数，例如锁定时间和失锁检测等。
外文资料Phase-locked loop Technology ：A phase-locked loop or phase lock loop (PLL) is a control system that generates a signal that has a fixed relation to the phase of a "reference" signal. A phase-locked loop circuit responds to both the frequency and the phase of the input signals, automatically raising or lowering the frequency of a controlled oscillator until it is matched to the reference in both frequency and phase. A phase-locked loop is an example of a control system using negative feedback. In the order of the PLL is the way of made the frequency stability in the send up wireless,include VCO and PLL integrated circuits,VCO send up a signal,some of the signal is output,and the other through the frequency division with PLL integrated circuits generate the local signal making compared.In the order to remain the same,it’s must be remain the phase displacement same.If the phase displacement have some changes,the output of the PLL integrated circuits have some changes too,to controlle VCO until phase diffe rence to restore,make both cotrolled oscillator’s frequency and phase with input signal which is close-loop electronic circuit keep firm relationship.Phase-locked loops are widely used in radio, telecommunications, computers and other electronic applications. They may generate stable frequencies, recover a signal from a noisy communication channel, or distribute clock timing pulses in digital logic designs such as microprocessors. Since a single integrated circuit can provide a complete phase-locked-loop building block, the technique is widely used in modern electronic devices, with output frequencies from a fraction of a cycle per second up to many gigahertz.Earliest research towards what became known as the phase-locked loop goes back to 1932, when British researchers developed an alternative to Edwin Armstrong's superheterodyne receiver, the Homodyne. In the homodyne or synchrodyne system, a local oscillator was tuned to the desired input frequency and multiplied with the input signal. The resulting output signal included the original audio modulation information.The intent was to develop an alternative receiver circuit that required fewer tuned circuits than the superheterodyne receiver. Since the local oscillator would rapidly drift in frequency, an automatic correction signal was applied to the oscillator, maintaining it in the same phase and frequency as the desired signal. The technique was described in 1932, in a paper by H.de Bellescise, in the French journal Onde Electrique.In analog television receivers since at least the late 1930s, phase-locked-loop horizontal and vertical sweep circuits are locked to synchronization pulses in the broadcast signal. When Signetics introduced a line of monolithic integrated circuits that were complete phase-locked loop systems on a chip in 1969, applications for the technique multiplied. A few years later RCA introduced the "CD4046" CMOS Micropower Phase-Locked Loop, which became a popular integrated circuit. Applications：Phase-locked loops are widely used for synchronization purposes; in space communications for coherent carrier tracking and threshold extension, bit synchronization, and symbol synchronization. Phase-locked loops can also be used to demodulate frequency-modulated signals. In radio transmitters, a PLL is used to synthesize new frequencies which are a multiple of a reference frequency, with the same stability as the reference frequency.Clock recovery ：Some data streams, especially high-speed serial data streams (such as the raw stream of data from the magnetic head of a disk drive), are sent without an accompanying clock. The receiver generates a clock from an approximate frequency reference, and then phase-aligns to the transitions in the data stream with a PLL. This process is referred to as clock recovery. In order for this scheme to work, the data stream must have a transition frequently enough to correct any drift in the PLL's oscillator. Typically, some sort of redundant encoding is used; 8B10B is very common.Deskewing ：If a clock is sent in parallel with data, that clock can be used to sample the data.Because the clock must be received and amplified before it can drive the flip-flops which sample the data, there will be a finite, and process-, temperature-, and voltage-dependent delay between the detected clock edge and the received data window. This delay limits the frequency at which data can be sent. One way of eliminating this delay is to include a deskew PLL on the receive side, so that the clock at each data flip-flop is phase-matched to the received clock. In that type of application, a special form of a PLL called a Delay-Locked Loop (DLL) is frequently used.Clock generation：Many electronic systems include processors of various sorts that operate at hundreds of megahertz. Typically, the clocks supplied to these processors come from clock generator PLLs, which multiply a lower-frequency reference clock (usually 50 or 100 MHz) up to the operating frequency of the processor. The multiplication factor can be quite large in cases where the operating frequency is multiple gigahertz and the reference crystal is just tens or hundreds of megahertz.Spread spectrum：All electronic systems emit some unwanted radio frequency energy. Various regulatory agencies (such as the FCC in the United States) put limits on the emitted energy and any interference caused by it. The emitted noise generally appears at sharp spectral peaks (usually at the operating frequency of the device, and a few harmonics).A system designer can use a spread-spectrum PLL to reduce interference with high-Q receivers by spreading the energy over a larger portion of the spectrum. For example, by changing the operating frequency up and down by a small amount (about 1%), a device running at hundreds of megahertz can spread its interference evenly over a few megahertz of spectrum, which drastically reduces the amount of noise seen by FM receivers which have a bandwidth of tens of kilohertz.中文翻译锁相环技术：锁相环或锁相回路（PLL）是一个信号控制系统，即用来锁定一系列的“参考”信号。
锁相环的英文全称是Phase-Locked Loop,简称PLL。
锁相环电路是一种反馈电路,其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。
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。
锁相环的工作原理：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。
锁相环路在锁定后，不仅能使输出信号频率与输入信号频率严格同步，而且还具有频率跟踪特性，所以它在电子技术的各个领域中都有着广泛的应用。
PLL实际上是一负反馈系统，只要输入信号在正常范围内，输出信号在“一定时间内”都能跟上。
输入信号发生变化后，输出信号跟踪输入信号的过程称之为捕获；输出信号跟踪完毕时称之为锁定；输入信号变化过快导致输出信号无法跟踪时称为失锁。
在数据采集系统中，锁相环是一种非常有用的同步技术，因为通过锁相环，可以使得不同的数据采集板卡共享同一个采样时钟。
因此，所有板卡上各自的本地80MHz 和20MHz时基的相位都是同步的，从而采样时钟也是同步的。
因为每块板卡的采样时钟都是同步的，所以都能严格地在同一时刻进行数据采集。
PLL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，PLL组成的原理框图如图1所示。
如图2所示，PLL频率合成器是由参考频率源、参考分频器、相位比较器、环路滤波器、压控振荡器、可变分频器构成。
参考分频器对参考频率源进行分频，输出信号作为相位比较器参考信号。
可变分频器对压控振荡器的输出信号进行分频，分频之后返回到相位比较器输入端与参考信号进行比较。
一文让你彻底明白“什么是锁相环PLL及其工作原理”锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种广泛应用于通信、数据传输、时钟同步等领域的电子电路。
它在这些应用中起着重要的作用，可以解决信号同步、频率合成、相位调制等问题。
本文将详细介绍什么是锁相环、它的工作原理，以及一些常见的应用场景。
一、什么是锁相环锁相环是一种反馈控制系统，通过比较输入信号的相位与参考信号的相位之间的差异来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相位和频率的一致。
原理上，锁相环通过不断采样输入信号，并将其与参考信号进行比较，然后根据比较结果调整输出信号的相位和频率。
通过这种方式，锁相环可以将输入信号的频率和相位稳定在与参考信号一致的状态下。
一般来说，锁相环由锁相检测器、低通滤波器、电压控制振荡器和频率分割器等主要组成。
二、锁相环的工作原理1. 锁相检测器（Phase Detector）：锁相检测器是锁相环的核心部分。
它用于比较输入信号的相位差异，并产生一个误差信号。
常见的锁相检测器有相位比较器、采样比较器等。
相位比较器将输入信号和参考信号进行比较，并输出一个高电平或低电平的信号，表示输入信号相位与参考信号的相位关系。
2. 低通滤波器（Low Pass Filter）：低通滤波器用于平滑锁相检测器输出的误差信号，减小噪声的影响。
它通过将误差信号经过滤波器，然后输出平滑后的信号给电压控制振荡器。
3. 电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）：电压控制振荡器是锁相环的另一个关键组件。
它的输出频率与输入电压成线性关系，即输出频率随着输入电压的变化而变化。
通过改变电压控制振荡器的输入电压，即通过低通滤波器输出的信号，可以调整输出信号的频率，从而使得输出信号与参考信号的频率一致。
4. 频率分割器（Frequency Divider）：频率分割器用于将电压控制振荡器的输出频率分割成较低的频率。
锁相环的基本原理引言锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常见的控制系统，广泛应用于通信、测量、时钟同步等领域。
它通过对输入信号进行相位比较和调整，使输出信号与参考信号保持一定的相位关系。
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系统主要由三个基本部分组成：相位比较器（Phase Detector），低通滤波器（Loop Filter）和振荡器（VCO）。
下面我们将分别对这三个部分进行解释。
相位比较器相位比较器是锁相环的核心部件之一，它用于将输入信号与参考信号进行比较，并产生一个误差信号。
常见的相位比较器有两种类型：边沿触发型（Edge-Triggered）和连续型（Continuous）。
边沿触发型相位比较器在输入信号和参考信号上升沿或下降沿时产生脉冲输出；而连续型相位比较器则通过计算两个信号之间的差值来生成误差信号。
无论是哪种类型，其目的都是测量输入信号和参考信号之间的相位差异。
低通滤波器低通滤波器主要用于对相位比较器输出的误差信号进行滤波处理，以去除高频噪声和不稳定性。
其作用是将高频成分抑制，只保留低频成分。
常见的低通滤波器有三种类型：积分器（Integrator），比例积分器（Proportional-Integral）和比例滤波器（Proportional Filter）。
积分器主要对误差信号进行积分运算，从而产生一个与相位差累积相关的控制信号；比例积分器在积分操作的基础上加入了比例项，可以更好地控制系统的动态响应；而比例滤波器则只保留误差信号的比例部分，适用于简单的锁相环系统。
振荡器振荡器是锁相环系统中最重要的组件之一，它负责产生输出信号，并根据控制信号调整自身频率。
常见的振荡器类型有两种：压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）和数字控制振荡器（Digital-Controlled Oscillator，简称DCO）。
锁相环的组成和工作原理锁相环（Phase Locked Loop，简称PLL）是一种经常用于时钟恢复、频率合成和频率同步等应用的电路。
它由几个组成部分构成，包括相频偵测器（Phase Frequency Detector，简称PFD）、环形計數器（Divider），低通滤波器（Loop Filter）和振荡器（VoltageControlled Oscillator，简称VCO）。
锁相环通过调节振荡器的频率，以跟踪和同步输入信号的相位和频率。
锁相环的工作原理如下：1. 相频检测：锁相环的相频检测器（Phase Frequency Detector，简称PFD）用于测量输入信号和反馈信号之间的相位差和频率差。
根据相频检测器的输出，可以得到一个锁定的电压信号，该信号与相位差和频率差成正比。
2. 环形计数器：环形计数器（Divider）是用于将输出信号的频率降低至可控制范围的计数器。
当输出信号进入环形计数器时，计数器开始对信号进行计数，并输出一个较低频率的信号作为反馈信号输入到PFD中。
3. 低通滤波器：低通滤波器（Loop Filter）用于减小环形计数器输出信号的噪音，并将输出信号平滑化。
滤波器的输出电压与输入信号的频率和相位差成正比。
通过调整滤波器的参数，可以控制锁相环的锁定时间和跟踪精度。
4. 振荡器：振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）是一个根据输入电压的大小来调整输出频率的振荡器。
当输入电压增加时，振荡器的输出频率也会增加；当输入电压减小时，振荡器的输出频率也会减小。
在锁相环中，VCO的频率通过调节输入电压来实现相位和频率的跟踪。
当锁相环处于锁定状态时，相位差为零，频率差为零，输入信号的相位和频率与反馈信号完全同步。
如果输入信号的相位或频率发生变化，锁相环会通过调节VCO的频率来追踪这些变化，并使输入信号的相位和频率保持同步。
锁相环的工作原理可以简单描述为：输入信号经过相频检测器和环形计数器，产生一个较低频率的反馈信号。
锁相环（Phase-locked loop，简称PLL）是一种常见的电子电路，用于提供频率稳定和相位对齐的功能。
它的基本原理是通过反馈机制将输出信号的相位与参考信号的相位保持同步。
锁相环由以下几个主要部分组成：1. 相频检测器（Phase/Frequency Detector，PFD）：相频检测器比较参考信号与输出信号之间的相位差，并产生一个控制信号。
2. 低通滤波器（Loop Filter）：低通滤波器对相频检测器输出的控制信号进行滤波和平滑，以去除噪声和快速变化的部分。
3. 电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）：电压控制振荡器产生输出信号，并根据低通滤波器输出的控制信号调整频率和相位。
4. 分频器（Divider）：分频器将VCO的输出信号分频，得到一个反馈信号，用于与参考信号进行比较。
工作原理如下：1. 初始状态：PLL的初始状态下，输出信号与参考信号的相位差较大。
2. 相频检测：相频检测器比较参考信号和输出信号的相位差，并产生一个控制信号，其大小与相位差成正比。
3. 控制信号处理：控制信号经过低通滤波器滤波，去除高频噪声和快速变化的部分，得到一个平滑的控制电压。
4. 控制电压调整：控制电压作用于电压控制振荡器，调整振荡器的频率和相位。
5. 反馈信号产生：VCO的输出信号通过分频器分频，得到一个反馈信号，与参考信号进行比较。
6. 调整过程：反馈信号与参考信号的相位差通过相频检测器进行比较，并产生新的控制信号。
这个过程不断迭代，直到输出信号与参考信号的相位差趋近于零，达到锁定状态。
锁相环通过不断调整VCO的频率和相位，使输出信号与参考信号保持稳定的频率和相位关系。
它被广泛应用于时钟同步、频率合成、调制解调、通信系统和数字信号处理等领域。
锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）1. 引言锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种广泛应用于电子领域的控制系统。
它在通信、测量、音频处理等领域中起着重要的作用。
本文将详细介绍锁相环的原理、结构和应用。
2. 原理锁相环是一种反馈控制系统，其基本原理是通过比较输入信号和参考信号的相位差，并根据这个相位差来调整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。
锁相环主要由三个部分组成：相位比较器（Phase Detector），低通滤波器（Low-Pass Filter）和电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）。
其中，相位比较器用于检测输入信号与参考信号之间的相位差；低通滤波器用于平滑输出信号，并提供稳定的控制电压；电压控制振荡器则根据控制电压来调整输出信号的频率和相位。
3. 结构锁相环的基本结构如下图所示：锁相环的输入信号为V_in，参考信号为V_ref。
相位比较器将输入信号和参考信号进行比较，产生一个误差信号。
这个误差信号经过低通滤波器后得到控制电压V_c，然后通过电压控制振荡器调整输出信号的频率和相位，使得输出信号与参考信号同步。
4. 工作过程锁相环的工作过程可以分为以下几个步骤：1.相位比较：相位比较器将输入信号和参考信号进行比较，得到一个误差信号。
2.低通滤波：误差信号经过低通滤波器平滑处理，得到稳定的控制电压。
3.频率/相位调整：控制电压通过电压控制振荡器调整输出信号的频率和相位。
4.反馈：输出信号作为反馈输入，与输入信号进行比较，并不断调整以使两者保持同步。
以上步骤循环进行，直到输出信号与参考信号完全同步。
5. 应用锁相环在各个领域都有广泛应用。
以下是一些常见的应用场景：•通讯系统：锁相环用于时钟恢复、时钟同步等。
•音频处理：锁相环用于音频采样率转换、数字信号处理等。
•时钟发生器：锁相环用于生成稳定的时钟信号。
锁相环外文翻译本科毕业设计(论文) 外文参考文献译文及原文目录外文参考文献译文1 锁相环 ................................................................. ................................................................1 1.1 锁相特性...................................................................... .............................................1 1.2 历史与应用...................................................................... .........................................2 1.3 其它应用...................................................................... .............................................42 光通信元件 ..................................................................... ....................................................5 2.1 光纤...................................................................... .....................................................5 2.2 调制器和检测器...................................................................... .................................6外文参考文献原文1 Phase LockLoop................................................................ ................................................9 1.1 NatureofPhaselock .............................................................. ....................................9 1.2 History andApplication ............................................................ ..............................10 1.3 OtherApplications ........................................................... .......................................132 Optical Communication Components ............................................................. ..............14 2.1 The OpticalFiber .................................................................. ..................................14 2.2 Modulators andDetectors .............................................................. .........................172 1 锁相环1.1 锁相特性锁相环包含三个组成部分: 1、相位检测器(PD)。
2、环路滤波器。
3、压控振荡器(VCO)，其频率由外部电压控制。
相位检测器将一个周期输入信号的相位与压控振荡器的相位进行比较。
相位检测器的输出是它两个输入信号之间相位差的度量。
差值电压由环路滤波后，再加到压控振荡器上。
压控振荡器的控制电压使频率朝着减小输入信号与本振之间相位差的方向改变。
当锁相环处于锁定状态时，控制电压使压控振荡器的频率正好等于输入信号频率的平均值。
对于输入信号的每一周期，振荡器输出也变化一周，且仅仅变化一周。
锁相环的一个显而易见的应用是自动频率控制(AFC)。
用这种方法可以获得完美的频率控制，而传统的自动频率控制技术不可避免地存在某些频率误差。
为了保持锁定环路所需的控制电压，通常要求相位检测器有一个非零的输出，所以环路是在有一些相位误差条件下工作的。
不过实际上对于一个设计良好的环路这种误差很小。
一个稍微不同的解释可提供理解环路工作原理的更好说明。
让我们假定输入信号的相位或频率上携带了信息，并且此信号不可避免地受到加性噪声地干扰。
锁相接收机的作用是重建原信号而尽可能地去除噪声。
为了重建原始信号，接收机使用一个输出频率与预计信号频率非常接近的本机振荡器。
本机振荡和输入信号的波形由相位检测器比较，其误差输出表示瞬时相位差。
为了抑制噪声，误差在一定的时间间隔内被平均，将此平均值用于建立振荡器的频率。
如果原信号状态良好(频率稳定)，本机振荡器只需要极少信息就能实现跟踪，此信息可通过长时间的平均得到，从而消除可能很强的噪声。
环路输入是含噪声的信号，而压控振荡器输出却是一个纯净的输入信号(的复本)。
所以，有理由认为环路是一种传输信号并抑制噪声的滤波器。
1 环路滤波器有两个重要的特性:其一是带宽可以非常窄，其二是滤波器能自动跟踪信号频率。
自动跟踪和窄带的特点说明了锁相接收机的主要用途。
窄带能够抑制大量的噪声，难怪锁相环路常用来恢复深深地淹没在噪声中的信号。
1.2 历史与应用关于锁相的早期论述(思想)是 Bellescize 于 1932 年提出的，并在处理无线电信号同步接收中得到应用。
20 世纪 20 年代开始使用超外差接收机，但人们一直努力寻求更简单的接收技术。
一种方法就是同步接收机或零差接收机。
这种接收机本质上只是由一个本机振荡器，一个混频器和一个音频放大器组成。
为了正常工作，必须调节振荡器。
混使其输出频率与输入的信号载波频率完全一致，于是载波被变换成 0Hz 的“中频”频器输出含有解调出来的，由信号边带携带的信息。
干扰与本地振荡器不同步，因此由干扰信号引起的混频器输出是一个拍音，可用音频滤波器加以抑制。
对于同步接收，本振的正确调谐至关重要，任何一点频率误差都将严重损坏信号。
此外，本振的相位必须与接收的载波相位一致，其间的误差限于周期的很小一部分。
就是说，本振与输入信号之间必须实现相位锁定。
由于各种原因简单的同步接收机从未广泛应用过。
现在锁相接收机几乎无例外地运用超外差原理，并趋于高度复杂化。
锁相接收机最重要的应用之一是接收来自遥远的宇宙飞行器的极微弱信号。
锁相技术的首次广泛使用是在电视接收机中的行和帧的同步扫描。
与视频信号一起传送的脉冲发出电视图像每一行的开始信号和隔行扫描的半帧开始信号。
作为一种非常粗糙的重建电视显象管扫描光栅的方法，这些脉冲可以剥离出来单独用于触发一对扫描发生器。
一个较为复杂的途径是利用一对自由振荡的张弛振荡器驱动扫描发生器。
用这种方法，即使失去同步(消失)，扫描还是存在的。
将振荡器的自由振荡频率设置得略低于水平和垂直(扫描)脉冲频率，剥离出来的脉冲用于提前触发振荡器从而使振荡器与行频和半帧频同步(由于美国电视在交替的垂直扫描时进行隔行交织，所以是半帧频)。
在噪声不存在的情况下这种方案可提供良好的同步，这就完全可以了。
不幸的是噪声总是存在的，并且任何触发电路对噪声都是特别敏感的。
在极端情况下触发扫描将完全失效，尽管在这样的信噪比条件下电视图像虽然较差却还能辩认。
2 在不是极端恶劣的条件下，噪声将造成起始时间抖动和偶尔的误触发。
行抖动将降低行清晰度并使得垂直线条呈现锯齿状。
严重的水平误触发通常会造成画面出现狭窄的水平黑带。
帧扫描抖动会引起图像的垂直滚动。
另外，相继半帧之间的隔行扫描行还会相对移动，使图像进一步恶化。
将两个振荡器与剥离出来的同步脉冲锁相可大大减小噪声起伏。
锁相技术靠检查各振荡器和许多同步脉冲之间的相位关系来调节振荡频率，使得平均相位偏差很小，而不是仅用一个脉冲进行触发。
由于锁相同步器检测许多脉冲，因此它不会被偶发的破坏同步器触发的大幅度脉冲噪声所干扰。
目前电视接收机中使用的飞轮同步器实际上就是锁相环路。
使用飞轮一词是因为此电路能够跟踪增加的噪声或微弱信号的周期。
通过锁相可以获得同步性能的重大改进。
在彩色电视接收机中彩色副载波是由锁相环路同步的。
宇宙飞行的需要强烈地刺激了锁相技术的应用。
锁相的空间应用是随着早期美国人造卫星的发射而开始的。
这些飞行体携带低功率(10 毫瓦)的连续波发射机，相应的接收信号很微弱。
由于多普勒频移和发射振荡器的频率漂移，接收信号的精确频率难以确定。
在最初使用的 108MHz 频率上，多普勒频移可在3kHz 范围内。
因此使用普通的固定调谐接收机时，带宽至少应为 6kHz，然而信号本身却只占非常窄的频谱，大约在 6Hz 带宽内。
接收机中的噪声功率与带宽成正比，所以如果使用传统的技术，就不得不接受 1000倍(30dB)噪声的代价。
随着技术的进步这些数字变得更加惊人。
发射频率上升到了 S 波段，使多普勒频移范围达到75kHz，而接收机带宽则已减小到 3Hz。
这样一来常规技术的代价就将是 47dB 左右。
这是无法接受的，也就是要使用窄带的锁相跟踪接收机的原因所在。
窄带滤波器能抑制噪声，但是如果滤波器被固定，则信号将几乎总是落在通带之外。
一个可用的窄带滤波器必须有跟踪信号的能力。
锁相环路既提供了窄带，又提供了所需的跟踪能力。
而且，非常窄的带宽也能方便地获得(对于空间应用典型的是,到1000Hz)。
如果需要的话，还能容易地改变带宽。
对于多普勒信号，用于确定飞船速度的信息是多普勒频移。
锁相接收机很适合用于多普勒恢复，因为当锁相环路锁定时不存在频率误差。
31.3 其它应用以下的应用阐述了目前锁相技术的一些应用，这些应用将在本书其他章节进一步讨论。
