锁相环PLL1教学讲解课件.ppt

1、了解锁相环的基本工作原理；掌握锁相环工作过程的分析方法；了解锁相环在实际中的应用。概述PLL基本原理PD特性分析XOR PD原理滤波器特性VCO特性简单PLL分析CP PFD原理CP PLL分析PLL数学模型PLL传递函数PLL的应用1920年出现了超外差收音机，原理和锁相环类似；锁相的概念是30年代提出；1932有人论述了无线电信号的同步接收，相位锁定，H.de Bellescize；第一次普遍应用锁相环的是电视接收机中的水平扫描和垂直扫描的同步方面。第一次空间应用是从发射第一批人造卫星开始的；多谱勒效应和本身频漂，频率误差很大，108M+/-3KHz；要求普通接收机有6KHz的带宽，而信号

2、本身可包含在大约6Hz的带宽内；噪声功率与带宽成正比，若用普通接收机，要花1000倍的代价，才能把有用的信号找出来；噪声可以用窄带滤波器来抑制，因此，具有窄频带宽和跟踪特性的锁相技术的应用是必然的。目前，PLL技术的应用更为广泛；远到太空，近到你身边；大到卫星通讯，小到手机、无线耳机，甚至几块钱的小收音机。反馈控制系统的分类自动增益控制（自动增益控制（AGC）电路）电路：在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化的一种自动控制电路，AGC控制的是电压。自动频率控制（自动频率控制（AFC）电路）电路：是一种频率反馈控制系统，AFC电路控制的是信号的频率。自动相位控

3、制（自动相位控制（APC）电路）电路：又叫锁相环路。(Phase Locked Loop，简称PLL)，是一种相位反馈控制系统，锁相环路控制的是信号的相位。反馈控制系统的特点AFC的特点：误差信号是频率，所以稳定时有频差;APC的特点：误差信号是相位，所以稳定时有相差。基本的PLL包括：鉴相器（PD）；低通（环路）滤波器（LPF）；压控震荡器（VCO）。鉴相器的输出信号是输入信号和压控振荡器输出信号之间相位差的函数；vd(t)经环路滤波器滤波，滤除高频分量提取出直流分量后，成为压控振荡器的控制电压；在vp(t)的作用下，压控振荡器输出信号的频率将发生相应变化并反馈到鉴相器，经过一段时间后，VC

4、O的频率逐渐接近vi(t)的频率；相位差维持在一个小的范围，则进入稳定状态。捕获状态捕获状态：环路由失锁进入锁定的过程压控振荡器的频率向着接近输入信号频率的方向变化；锁定状态锁定状态：跟踪输入信号相位的漂移或调制变化的过程稳态后，压控振荡器的输出信号频率与输入信号频率相等；稳态后，输出信号相位与输入信号相位差为一定值。监测两个输入信号的相位差的电路，叫鉴相器。监测两个输入信号的相差；用输出电压的大小来反映监测结果。常用的鉴相器有四种类型数字鉴相器；模拟鉴相器；抽样鉴相器；鉴频鉴相器；根据不同的要求，使用不同的鉴相器。鉴相器的特性鉴相器的特性输出的平均值 和输入的相位差 成线性比例（）；和 之间是直线关系，且当 时，直线过原点；鉴相器的增益就是直线的斜率 ，单位为伏/弧度。tttOi 为鉴相器的最大输出电压，它在一定程度上反映了鉴相器的灵敏度。我们分析具有正弦鉴相特性的鉴相器，比如模拟乘法器，模拟乘法器是一个合适的鉴相器的数学模型，但却很少在实际中应用。因为，典型的模拟乘法器只能工作在较低频。n 输入、输出信号经过鉴相器相乘后得到：