pll 什么叫锁相环？锁相环的基本原理

锁相的含义是相位同步的自动控制。能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统称为锁相环，简称锁相环。广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制、时钟同步等技术领域。

典型的锁相环系统由三个基本电路组成:鉴相器、压控振荡器和低通滤波器(LPF)，如图1所示。

图3

图4

2.如前所述，异或门相位比较器要求要比较的两个信号必须是比值为50% 空的波形，这给应用带来了一定的不便。边沿触发鉴相器通过比较上跳边沿(或下跳边沿)来区分两个输入信号的相位，并且不需要输入信号与空的比值。

第二，压控振荡器

压控振荡器是振荡频率ω0由控制电压uf (t)控制的振荡器，即电压-频率转换器。压控振荡器的特性可以用瞬时频率ω0(t)与控制电压UF (t)的关系来表示。当不加控制电压时(但不能认为控制DC电压为0，因为控制端电压应该是DC电压和控制电压的叠加)，VCO的振荡频率称为自由振荡频率ωom，或称中心频率。在压控振荡器的线性控制范围内，其瞬时角频率可表示为:

ωo(t)= ωom + K0 UF(t)

公式中，k0-VCO控制特性曲线的斜率，通常称为VCO控制灵敏度或电压控制灵敏度。

第三，环路滤波器

这里只讨论无源比例积分滤波器，如图5所示。它的传递函数是:

其中:τ1 = R1 C

τ2 = R2

图5

4.锁相环的相位模型和传递函数

图6

图6是锁相环的相位模型。应该注意的是，锁相环是一个相位反馈系统，在环路中流动的是相位，而不是电压。因此，通过研究锁相环的相位模型，可以获得锁相环的完整性能。

从图6可以看出:

(3)闭环时的相位误差传递函数为

何(S)=

当选择无源比例积分滤波器作为环路滤波器时，可以推导出:

H(S)=

其中τ1 = R1 C，τ2 = R2 C

2x

x=，K = Kd Ko

也可以:

何(S)=

ωn称为系统的固有频率或固有角频率。

x称为系统的阻尼系数。

需要注意的是，上述讨论中的ω指的是输入信号相位变化的角频率，而不是输入信号本身的角频率。如果输入信号是调频信号，ω指的是调制信号的角频率，而不是载波的角频率。

动词 （verb的缩写）锁相环的同步和捕获

PLL的输出频率(或VCO的频率)ωo可以跟踪输入频率ωi的工作状态，称为同步状态。在同步状态下，ωo = ωi始终存在。在锁相环保持同步的条件下，输入频率ωi的最大变化范围称为同步带宽，用DωH表示..在此范围之外，循环失去锁定。

在失锁的情况下，ωo≠ωi，如果试图从两个方向改变ωi，使ωi接近ωo，然后使δ ω o =(ωI-ωo)←，当δωo小到一定值时，环路从失锁进入锁定状态。使PLL经过频率牵引，最终导致锁定的频率范围称为捕获带δ ω p，同步带δ ω h、捕获带δ ω p与VCO中心频率ωo的关系如图7所示。

图7