模拟锁相环电路设计与应用

《模拟锁相环电路设计与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、锁相技术课程论文题目名称：模拟锁相环电路设计与应用模拟锁相环电路设计与应用仝戦-1—八、、（中原工学院信息123,河南郑州）摘要:通过对锁相环电路的介绍，提出模拟锁相环电路设计的方案，方案中提出了电路中各部件的设计和选择，并给出了锁相环电路的应用范围。关键词:锁相环;电路设计；电路改进AnalogPhase-lockedLoopCircuitDesignAndApplicationTongYan（Zhongyuanuniversityoftechnology,zhengzhou,Henan）Abstract:TheintroductionofthePLLcircuitisproposed

2、analogphase-lockedloopcircuitdesignprogram,whichproposesacircuitdesignandselectionofthecomponentsandgivesPLLapplicationcircuit.Keywords:PLL;circuitdesign;circuitimprovement1.引言锁相环路是一种反馈电路，锁相环的英文全称是Phase-LockedLoop,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

3、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的参考信号输入吋，uR和uv同吋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，输岀一个控制电压uc,uc将使压控振荡器的频率fv（和相位）发生变化，朝着

4、参考输入信号的频率靠拢，最后使fv二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-个固定的稳态相位差，而没有频差存在。这吋我们就称环路已被锁定。环路的锁定状态是对输入信号的频率和相位不变而言的，若环路输入的是频率和相位不断变化的信号，而且环路能使压控振荡器的频率和相位不断地跟踪输入信号的频率和相位变化，则这时环路所处的状态称为跟踪状态。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。2.锁相环的基本组成许多电了设备要止常工作，通常需要外部的输入信号与内部

5、的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个口的。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。锁相坏通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成，锁相环组成的原理框图如图1所示。图1锁相环屮的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC（t）,对振荡器输出信号的频率实施控制。锁相环屮的鉴相器通常由模拟乘法器组成，利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如图2所示。鉴相器的工作原理是：设外界输入的信号电压和压控振荡器输岀的

6、信号电压分别为：=（1）=（2）式屮的30为压控振荡器在输入控制电压为零或为直流电压时的振荡角频率，称为电路的固有振荡角频率。则模拟乘法器的输出电压uD为：社咖7.呎呼珂©］咳叫―T吨卜*逊用低通滤波器LF将上式中的和频分量滤掉，剩下的差频分量作为压控振荡器的输入控制电压uC（t）o%©=壬金（［畔4融）卜［屮即uC（t）为：■金｛（叫一峰"+隅G）-4C0D（3）式屮的si为输入信号的瞬时振荡角频率，oi（t）和oo（t）分别为输入信号和输出信号的瞬时位相，根据相量的关系可得瞬时频率和瞬时位相的关系为:（4）则,瞬时相位差两边求微分，可得频差的关系式为de

7、明锁相环进入相位锁定的状态，此时输岀和输入信号的频率和相位保持恒定不变的状态，UC(t)为恒定值。当上式不等于零时,说明锁相环的相位述未锁定，输入信号和输出信号的频率不等，UC(t)随时间而变。因压控振荡器的压控特性如图3所示，该特性说明压控振荡器的振荡频率3U以30为中心，随输入信号电压UC(t)的变化而变化。该特性的表达式为叫©=叫十虽©(7)上式说明当uc(t)随时间而变吋，压控振荡器的振荡频率3U也随吋间而变，锁相环进入“频