锁相环路概述

《锁相环路概述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、§7-1锁相环路概述第七章锁相环路与频率合成§7-2锁相环路基本工作原理§7-3锁相环路分析§7-5频率合成§7-4锁相环路的应用§7-1锁相环路概述一、发展历史三、锁相环路分析方法二、锁相环路的特点§7-1锁相环路概述一.发展历史第七章锁相环路与频率合成20世纪30年代——接收设备锁相同步控制20世纪40年代——电视接收同步扫描20世纪50年代——锁相接收机实现卫星通信技术20世纪60年代——各部件制作费用昂贵，所以它的发展受限制20世纪70年代——成为现代通信、电子技术领域中不可缺少的重要控制技术●●●●●锁相技术是通信、导航、广播与电视通信、仪器仪表测量、数字信号处理及

2、国防技术中得到广泛应用的一门重要的自动反馈控制技术.１.具有频率准确跟踪性能２.具有良好窄带高频跟踪性能（称载波跟踪型）３.具有良好的带通滤波性能（称调制跟踪型）４.具有良好门限效应５.易集成化，数字化三、锁相环路分析方法图解法:相图法.描述函数法总之,锁相环路是朝着集成化.多用化.数字化的方向发展。20世纪80年代以后——数字锁相、集成锁相以及频率合成技术，大大推动数字通信、卫星通信的发展●二、锁相环路的特点§7-2锁相环路基本工作原理一、框图与各部分作用二、环路工作原理三、环路相位模式和环路方程四、环路滤波器§7-2锁相环路基本工作原理一、框图与各部分作用各部分的作用PD

3、————产生误差电压LF————产生控制电压VCO————产生瞬时输出频率●▲▲▲●框图PLL环路在某一因素作用下，利用输入与输出信号的相位差产生误差电压，并滤除其中非线性成分与噪声后的纯净控制信号控制压控振荡器，使朝着缩小固有角频差方向变化，一旦趋向很小常数（称为剩余相位差）时，则锁相环路被锁定了，即充分必要条件●1、原理与环路锁定的充分必要条件●原理二、环路工作原理2.举例说明（以一阶锁相环为例）未锁定锁定可见，环路锁定过程中是从0～2π周期的变化，若干周期后使，则环路被锁定。1.相位模式①求环路中各部件的数学表示式与数学模式A,鉴相器(PD)叠加型其中：三、环路相位模式

4、和环路方程乘积型B，环路滤波器(LF)C，压控振荡器(VCO)则数学模型为②.环路的相位模型若上述经PD输出的误差电压可表示为2.环路方程及其物理意义②物理意义①方程各项的物理意义b)方程的物理意义:在任何时候环路开环输入固有角频率永远恒等于环路闭环瞬时角频差和环路控制角频差之和。在锁定过程瞬时角频差逐渐减小,控制角频差逐渐增大,它们之和永远恒等于开环时输入固有角频差。3.结论①只有环路锁定时，瞬时角频差为0,才实现了频率准确跟踪.②环路进入锁定的条件为显然愈大愈小,环路稳定性愈好。1.RC积分滤波器其中，为一个极点而无零点的多四、环路滤波器常用的环路滤波器有：电压传输系数为

5、：，若作为作为环路滤波器锁定Vd为直流电压。③环路锁定过程是变化的,所以vd(t)是交变的电压;一旦④环路方程是非线性微分方程,其中非线性取决于鉴相器,而微分方程阶数取决于环路滤波器多项式F(P)的阶数。项式2.无源RC比例积分滤波器为一个极点一个零点的多项式电压传输系数为：若作为环路滤波器：其中，3.有源RC比例积分（或RC理想积分）滤波器项式因为极点在原点，所以是理想的积分环节。电压传输系数为：若作为环路滤波器：其中,为一个极点一个零点的多，§7－3锁相环路分析7－3－1锁相环路线性化分析的条件和环路传递函数7－3－2环路的非线性分析一、环路线性化1.线性化条件：2.线性

6、化环路方程：3.线性化环路相位模式：§7－3锁相环路分析7－3－1锁相环路线性化分析的条件和环路传递函数1.复频域中线性环路方程(P→S代之)2.环路传递函数定义:环路传递函数是表示输出与输入相位拉氏变换之比二、环路传递函数用复频域环路传递函数描述PLL.线性网络可以用传递函数描述线性环路系统可以用环路传递函数描述用复频域传递函数描述可以简化系统的分析,所以可●●●4.结论H(s).He(s)均与Ho(s)有关环路滤波器不同，F(s)不同，环路传递函数也不同，可将分母标准化后进行比较。3.环路传递函数类型开环传递函数闭环传递函数误差传递函数●●●●●三、环路传递函数分母标准化

7、频域中传递函数L.R.C串联振荡网络标准化传递函数并画出幅频特性先求传递函数H(S):把分母进行标准化为：标准化传递函数●●●●●1.举例说明：画出幅频特性●若，对应ξ＝0.707中幅频特性下降了3dB称为截止角频率，此频率用下标c，记为ωc=ωn结论：分母标准化便于环路比较，呈低通滤波特性截止频率2.不同环路分母标准化的环路传递函数不同环路、ξ都不同（由下表表示）●●●四、环路跟踪性能分析以一阶环路频响特性为例（对输入相位的调制频率Ω而言）环路不同，环路传递函数不同，、ξ也不相同无环路滤波器的环路为一