锁相环路基本工作原理.

锁相环工作原理锁相环路是一种反馈电路，锁相环的英文全称是Phase-Locked Loop,简称PLL。

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。

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。

锁相环路是一个相位反馈自动控制系统。

它由以下三个基本部件组成：鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）。

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。

锁相环可用来实现输出和输入两个信号之间的相位同步。

当没有基准（参考）输入信号时，环路滤波器的输出为零（或为某一固定值）。

这时，压控振荡器按其固有频率fv进行自由振荡。

当有频率为fR的参考信号输入时，uR 和uv同时加到鉴相器进行鉴相。

如果fR和fv相差不大，鉴相器对uR和uv进行鉴相的结果，输出一个与uR和uv的相位差成正比的误差电压ud，再经过环路滤波器滤去ud中的高频成分，输出一个控制电压uc，uc将使压控振荡器的频率fv（和相位）发生变化，朝着参考输入信号的频率靠拢，最后使fv= fR，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。

锁相电路（PLL）及其应用自动相位控制（APC）电路，也称为锁相环路（PLL），它能使受控振荡器的频率和相位均与输入参考信号保持同步，称为相位锁定，简称锁相。

它是一个以相位误差为控制对象的反馈控制系统，是将参考信号与受控振荡器输出信号之间的相位进行比较，产生相位误差电压来调整受控振荡器输出信号的相位，从而使受控振荡器输出频率与参考信号频率相一致。

在两者频率相同而相位并不完全相同的情况下，两个信号之间的相位差能稳定在一个很小的范围内。

目前，锁相环路在滤波、频率综合、调制与解调、信号检测等许多技术领域获得了广泛的应用，在模拟与数字通信系统中已成为不可缺少的基本部件。

一、锁相环路的基本工作原理1．锁相环路的基本组成锁相环路主要由鉴频器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分所组成，其基本组成框图如图3-5-16所示。

图1 锁相环路的基本组成框图将图3-5-16的锁相环路与图1的自动频率控制（AFC）电路相比较，可以看出两种反馈控制的结构基本相似，它们都有低通滤波器和压控振荡器，而两者之间不同之处在于：在AFC环路中，用鉴频器作为比较部件，直接利用参考信号的频率与输出信号频率的频率误差获取控制电压实现控制。

因此，AFC系统中必定存在频率差值，没有频率差值就失去了控制信号。

所以AFC系统是一个有频差系统，剩余频差的大小取决于AFC系统的性能。

在锁相环路（PLL）系统中，用鉴相器作为比较部件，用输出信号与基准信号两者的相位进行比较。

当两者的频率相同、相位不同时，鉴相器将输出误差信号，经环路滤波器输出控制信号去控制VCO ，使其输出信号的频率与参考信号一致，而相位则相差一个预定值。

因此，锁相环路是一个无频差系统，能使VCO 的频率与基准频率完全相等，但二者间存在恒定相位差（稳态相位差），此稳态相位差经鉴相器转变为直流误差信号，通过低通滤波器去控制VCO ，使0f 与r f 同步。

2．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（一）工作原理去耦：去耦，专指去除芯片电源管脚上的噪声。

该噪声是芯片本身工作产生的。

在直流电源回路中，负载的变化会也引起电源噪声。

去耦的基本方法是采用去耦电容。

作用编辑防止发生不可预测的反馈，影响下一级放大器或其它电路正常工作。

例如使用一个共发射极接法三极管，由于Vcc有内阻，当基极输入交流信号，会在电源Vcc电流（基极集电极电流和）产生交流电流，从而影响偏置端基极。

导致输出端电压不稳定。

通常的解决办法是使用电容对Vcc交流接地，去除此影响。

这个解决办法叫做去耦。

去耦：专指去除芯片电源管管脚上的噪声,该噪声是芯片本身工作产生的。

在直流电源回路中，负载的变化会引起电源噪声。

例如在数字电路中，当电路从一个状态转换为另一种状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。

配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声，是抑制电路板的可靠性设计的一种常规做法。

配置原则编辑●电源输入端跨接一个电解电容器，如果印制电路板的位置允许，采用比较大的电解电容器的抗干扰效果会更好。

●为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器。

如遇到印制电路板空间小而装不下时，可每4～10个芯片配置一个1～10uF钽电解电容器，这种器件的高频阻抗特别小，在500kHz～20MHz范围内阻抗小于1Ω，而且漏电流很小（0.5uA以下）。

●对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件，应在芯片的电源线（Vcc）和地线（GND）间直接接入去耦电容。

●去耦电容的引线不能过长，特别是高频旁路电容不能带引线。

目录1.1分类2.2常见的电源噪声及解决方案分类编辑根据传播方向的不同，分为两类：1.从电源进线引入的外界干扰；2.由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。

从形成特点看，噪声干扰分为串模干扰和共模干扰两种：1.串模干扰是两条电源线之间（简称线对线）的噪声；2.共模干扰则是两条电源线对大地（简称线对地）的噪声。

锁相环的工作原理
锁相环是一种电子反馈控制系统，其主要用于信号的频率和相位同步。

它的工作原理基于相频检测和调整的闭环反馈机制。

锁相环由三个主要组件组成：相频检测器、相位比较器和控制电路。

其基本工作原理如下：
1. 相频检测器：锁相环将输入信号和一个参考信号送入相频检测器。

相频检测器通过比较两个信号之间的差异来确定输入信号的频率差异。

它产生一个输出信号，该信号的频率与输入信号的频率差异成正比。

2. 相位比较器：相位比较器用于将输入信号的相位与参考信号的相位进行比较。

它输出一个表示相位差异的信号。

3. 控制电路和振荡器：控制电路接收相频检测器和相位比较器的输出信号，并根据这些信号来调整一个振荡器的频率和相位。

振荡器可以是电压控制振荡器（VCO）或其他类型的振荡器。

控制电路通过改变振荡器的频率和相位，以使其与参考信号同步。

锁相环通过反馈和调整的过程，逐渐减小输入信号与参考信号之间的相位和频率差异，从而实现同步。

一旦输入信号与参考信号同步，锁相环将保持该同步状态。

锁相环在通信、测量和控制等领域中有广泛应用。

锁相环工作原理锁相环路是一种反馈电路，锁相环的英文全称是Phase-Locked Loop,简称PLL。

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。

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。

锁相环路是一个相位反馈自动控制系统。

它由以下三个基本部件组成：鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）。

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。

锁相环可用来实现输出和输入两个信号之间的相位同步。

当没有基准（参考）输入信号时，环路滤波器的输出为零（或为某一固定值）。

这时，压控振荡器按其固有频率fv进行自由振荡。

当有频率为fR的参考信号输入时，uR 和uv同时加到鉴相器进行鉴相。

如果fR和fv相差不大，鉴相器对uR和uv进行鉴相的结果，输出一个与uR和uv的相位差成正比的误差电压ud，再经过环路滤波器滤去ud中的高频成分，输出一个控制电压uc，uc将使压控振荡器的频率fv（和相位）发生变化，朝着参考输入信号的频率靠拢，最后使fv= fR，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。

锁相环及其应用所谓锁相环路，实际是指自动相位控制电路（ APC ）,它是利用两个电信号的相位 误差，通过环路自身调整作用，实现频率准确跟踪的系统，称该系统为锁相环路，简称环路，通常用 PLL 表示。

锁相环路是由鉴相器（简称PD ）、环路滤波器（简称 LPF 或LF ）和压控振荡器（简称VCO ）三个部件组成闭合系统。

这是一个基本环路，其各种形式均由它变化而来PLL 概念最终使相位保持同步，实现了受控频率准确跟踪基准信号频率的自动控制系统称为锁相环路设环路输入信号V i = V im Sin( CO i t+ 0 i )环路输出信号V o = V om Sin( CO o t+ 0 o )其中 CO o = CO 「+ △ CO o通过相位反馈控制PLL构成由鉴相器（PD ）环路滤波器（LPF ）压控振荡器（VCO ）组成的环路OJt）二心谋差相性PLL原理从捕捉过程一锁定A.捕捉过程（是失锁的）a. 0 i—0 i均是随时间变化的，经相位比较产生误差相位0 e= 0 i- 0。

，也是变化的b. 0 e（t）由鉴相器产生误差电压V d（t）=f（0 e）完成相位误差一电压的变换作用V d（t）为交流电压。

C.V d（t）经环路滤波，滤除高频分量和干扰噪声得到纯净控制电压，由VCO产生控制角频差0,使3 0随3 i变化。

B.锁定（即相位稳定）a.一旦锁定0 e（t）= 0 e-（很小常数）V d（t）= V d （直流电压）b. 3 0三3 i输出频率恒等于输入频率（无角频差，同时控制角频差为最大即3 0= 33 0max。

3 r为VCO固有振荡角频率。

）锁相基本组成和基本方程（时域）各基本组成部件鉴相器（PD）数学模式V d(t)=A D Sin 0 e(t)环路滤波器（LPF）数学模式V c(t)=A F(P) V d(t)相位模式S⑷——A Ap（P〕——％®压控振荡器（VCO）△ 3 Omax ,相位模式0i(t5—%®环路模型相位模式：指锁相环(PLL)输入相位和输出相位的反馈调节关系。

锁相环工作原理锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常用的电子系统控制技术，用于实现频率合成、频率调整、时钟恢复等功能。

它可以将输入信号的频率和相位与参考信号进行比较，并通过调节输出信号的频率和相位来使两者保持同步。

锁相环广泛应用于通信系统、数字信号处理、时钟同步、频率合成等领域。

锁相环主要由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）和分频器组成。

1. 相位比较器（Phase Comparator）：相位比较器是锁相环的核心部件之一，它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、延迟锁定环等。

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处理，去除高频噪声和干扰，得到平滑的控制电压。

3. 电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）：VCO是锁相环的另一个核心部件，它根据控制电压的大小和极性来调节输出信号的频率和相位。

VCO的输出信号经过分频器反馈给相位比较器进行相位比较。

4. 分频器（Divider）：分频器用于将VCO的输出信号进行分频，得到参考信号。

分频器通常采用可编程分频器，可以根据需要进行分频比的设置。

锁相环的工作原理如下：1. 初始化：锁相环开始工作时，需要进行初始化设置。

初始化包括设置参考信号的频率、相位和幅度，以及设置VCO的初始频率。

2. 相位比较：相位比较器将输入信号和参考信号进行相位比较，得到相位差的大小和方向。

3. 低通滤波：相位比较器的输出信号经过低通滤波器进行滤波处理，得到平滑的控制电压。

4. 控制VCO：控制电压作用下，VCO的频率和相位发生变化。

如果相位差为正，则VCO的频率增加；如果相位差为负，则VCO的频率减小。

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）。