锁相技术作者张涛第1章锁相环的基本概念课件.pptVIP

锁相环的分类 几年后，全数字PLL被发明，数字PLL中各模块都是通过数字电路来实现，没有电阻电容等无源器件。我们称此种PLL为全数字PLL或简称数字PLL。 近年，全部由计算机软件实现的PLL出现，PLL的所有模块不是由硬件电路实现，而是由计算机编程实现，我们称此种PLL为软件PLL。软件PLL在本书中不涉及，有兴趣的读者请参看资料[1]。 * 不同的PLL特性是不同的，理论也是不同的。但模拟PLL和混合信号PLL是类似的，因此，本书首先介绍模拟PLL的理论，然后，以此为基础，在第五章进一步讲解混合信号PLL（主要是电荷泵PLL）。数字PLL作为独立的内容，将在第七章中讲解。 思考与练习题 * 锁相环由那些基本模块组成，各部分的作用是 什么？ 简述锁相环的工作原理。 简述锁相环的工作状态及其捕获过程。 通过查阅资料，结合自己所学知识，简述二个锁相环应用的例子。 简述相位噪声和幅度噪声的区别。 锁相环的基本参数有哪些？每种参数表示锁相环的什么性能？ 简述锁相环的分类。 EE141 * EE141 锁相技术 第1章 锁相环基本概念 EE141 锁相技术 第1章 锁相环基本概念 EE141 锁相技术 第1章 锁相环基本概念 EE141 锁相技术 第1章 锁相环基本概念 EE141 锁相技术 第1章 锁相环基本概念 EE141 锁相技术 第1章 锁相环基本概念 EE141 锁相技术 第1章 锁相环基本概念 EE141 锁相技术 第1章 锁相环基本概念 EE141 锁相技术 第1章 锁相环基本概念 EE141 锁相技术 第1章 锁相环基本概念 EE141 锁相技术 第1章 锁相环基本概念 第1章 锁相环的基本概念 * 本章简介 锁相环的构成 锁相环的工作原理 锁定状态 捕获状态 锁相环的应用 锁相环性能指标 锁相环分类 锁相环的构成 锁相环（Phase Locked Loop-PLL）是一个闭环负反馈相位控制系统，在不同的实际应用中，锁相环是各种各样的，但无论多么复杂的锁相环应用都包含以下3个不可缺少的基本单元电路： 鉴相器（Phase Detector-PD）； 环路滤波器（Loop Filter-LF）； 压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator-VCO）。 * * 锁相环的构成 输入信号为 ，信号的角频率为 。 锁相环的输出信号，也就是压控振荡器的输出信号为 ，输出信号的角频率为 。 鉴相器输出的误差电压信号为 。 环路滤波器输出的控制电压信号为 。 锁相环工作原理 鉴相器将输入周期信号的相位与压控振荡器输出信号的相位进行比较，得到两信号的相位差 ，PD将 转换为误差电压信号 输出。误差电压通过环路滤波器进行滤波，滤除交流成分，输出直流控制电压 。 控制压控振荡器的输出频率，以减小输入信号与压控振荡器输出信号之间的相位误差。 当环路锁定时，控制电压把压控振荡器输出信号频率的平均值调整到与输入参考信号频率的平均值完全一样，理想情况下，压控振荡器输出信号的频率和相位等于输入参考信号的频率和相位，环路锁定。 但实际情况，相差不为零，会存在一个很小且恒定的相位误差。锁相环路的锁定也称之为锁相环输出信号跟踪输入参考信号。 * * 鉴相器 鉴相器实质上是一个相位比较器，将误差电压 转化为电压量 ，在一定的范围内 代表鉴相器的增益，单位为 环路滤波器 鉴相器的输出信号 含有直流成分和交流成分，交流成分是不需要的，因此通过环路低通滤波器，滤除误差电压 中的交流成分，滤波的过程即对误差电压 求平均的过程，最终得到直流电压 。 * 压控振荡器 是压控振荡器的自由振荡频率（或称中心频率、固有频率）； 是压控振荡器的压控增益，单位为 。 压控振荡器的传输函数： 图中的斜线的斜率为 。 锁相环的工作状态 ，输入信号的频率发生突变，产生 阶跃，即输入信号的频率为 输入信号的相位超前输出信号的相位，相位误差 增加（逐渐增加，不可能突变）； 鉴相器输出的误差电压 也随着增加，通过环路滤波器后，输出的控制电压 也增加，它控制压控振荡器的频率上升； 这样将导致输出信号与输入信号的相位误差减小，通过一段时间的捕获，压控振荡器的输出频率精确锁定在输入信号的频率上，控制电压： * * 锁相环的工作状态 根据环路滤波器类型的不同，最终相位误差理论上将会减小到0或一个非常小的值，此时环路进入锁定状态，环路由失锁状态进入锁定状态的过程，称为环路的捕获。 由此可知：锁相环包含两个工作状态：锁定状态和捕获状态。 * 锁相环的