《锁相技术》复习重点

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1、第一章锁相环的概念：当其输出信号频率与输入信号频率相同时，输出信号与输入信号之间的相位差同步（相位差为0，或为常数）。故称为锁相环路。简称为锁相环一.锁相环组成基本锁相环的组成：⑴鉴相器（PhaseDetector）---PD⑵环路滤波器（LoopFilter）---LF⑶压控振荡器（VoltageControlledOscillator）---VCO为输入量的瞬时相位。为输入量的瞬时相位。各部分分析：1．鉴相器是一个相位比较器，用于比较与之间的相位差θe(t)再经过低通滤波器（LPF）滤除成分之后，得到误差电

2、压令为鉴相器的最大输出电压，得到2.环路滤波器及其传输函数环路滤波器是一个线性电路，在时域分析中可用一个传输算子来表示，其中是微分算子；在频域分析中可用传递函数表示，其中是复频率；若用代入就得到它的频率响应，故环路滤波器模型可表示为图定义控制电压（1）RC积分滤波器这是结构最简单的低通滤波器,传输算子：，是时间常数，这是这种滤波器唯一可调的参数。令p=jΩ,并代入(1-18)式,即可得滤波器的频率特性：低通特性，相位滞后。当频率很高时，幅度趋于零，相位滞后接近于。（2）无源比例积分滤波器无源比例积分滤波器如图1

3、-9(a)所示，它与RC积分滤波器相比，附加了一个与电容器串联的电阻R2，这样就增加了一个可调参数。传输算子：；是两个独立的可调参数。频率特性：据此可作出对数频率特性,如图1-9(b)所示。这也是一个低通滤波器,与RC积分滤波器不同的是,当频率很高时图1-9无源比例积分滤波器的组成与对数频率特性(a)组成(b)频率特性低通特性。从相频特性上看，当频率很高时有相位超前校正的作用，这是由相位超前因子引起的。这个相位超前作用对改善环路的稳定性是有用的。（3）有源比例积分滤波器有源比例积分滤波器由运算放大器组成，电路如

4、图它的传输算子：，；；是运算放大器无反馈时的电压增益若运算放大器的增益很高，则传输算子可以近似为图1-10有源比例积分滤波器的组成与对数频率特性(a)组成(b)频率特性负号对环路的工作没有影响,分析时可以不予考虑。故传输算子可以近似为式中τ1=R1C。(传输算子的分母中只有一个p,是一个积分因子,故高增益的有源比例积分滤波器又称为理想积分滤波器。显然,A越大就越接近理想积分滤波器。此滤波器的频率响应为低通特性，比例作用。相频特性有超前校正。3.压控振荡器压控振荡器是一个电压-频率变换装置，在环中作为被控振荡器，

5、它的振荡频率应随输入控制电压线性地变化,即应有变换关系是压控振荡器的瞬时角频率；为控制灵敏度或称为增益系数，单位是。由于压控振荡器的输出反馈到鉴相器上，对鉴相器输出误差电压起作用的不是其频率而是其相位即改写成算子形式为二关于捕获锁定两种工作状态PLL两种工作状态：捕获状态和锁定（或称同步）状态1.捕获过程从输入信号加到锁相环路的输入端开始,一直到环路达到锁定的全过程,称为捕获过程。一般情况,输入信号频率ωi与被控振荡器自由振荡频率ωo不同,即两者之差Δωo≠0。若没有相位跟踪系统的作用,两信号之间相差2.锁定状

6、态捕获状态终了,环路的状态稳定在在输入固定频率信号的条件之下,环路进入同步状态后,输出信号与输入信号之间频差等于零,相差等于常数,即常数评价捕获过程性能有两个主要指标。一个是环路的捕获带Δωp,即环路能通过捕获过程而进入同步状态所允许的最大固有频差｜Δωo｜max。若Δωo>Δωp,环路就不能通过捕获进入同步状态。另一个指标是捕获时间Tp,它是环路由起始时刻t0到进入同步状态的时刻ta之间的时间间隔,即捕获时间Tp的大小除决定于环路参数之外,还与起始状态有关。一般情况下输入起始频差越大,Tp也就越大。通常以起

7、始频差等于Δωp,来计算最大捕获时间,并把它作为环路的性能指标之一。三动态方程令环路增益锁相环路动态方程的一般形式频域为:线性化后:：环路的瞬时频差；。当输入固定频率信号时，就是固有频差；：瞬时相差作用下的误差电压瞬时值：误差电压经环路滤波器过滤之后加到VCO上的控制电压瞬时值：控制电压加到VCO上所引起振荡频率相对于自由振荡频率的频差，即控制频差由此得到动态方程物理概念上的含意：瞬时频差=固有频差-控制频差。锁相环路的稳态相差。锁定后:四.一阶锁相环路捕获锁定与失锁（不懂，求高手解答）1、Δωo

8、锁定由于Δωo0，所以增大，往x轴正半轴移动，即逐渐靠近A点；位于A点右边附近的曲线，即-t曲线的斜率<0，所以减小，往x轴负半轴移动，即逐渐靠近A点；位于A点，，故不变。可见，A点左右两边的点都是往A点靠近的，最终