用于高频接收器和发射器的锁相环
锁相环控制技术
锁相环控制技术
锁相环控制技术（PLL）是一种用于同步电路的技术，它可以将不稳定的高频信号转换为稳定的低频信号，并将此信号与参考时钟同步。
在现代的电子系统中，PLL被广泛应用于时钟和频率合成器、相位偏振调制器和数字通信系统等方面。
PLL的基本原理是将输入信号通过相移器、低通滤波器和反馈路径输入到相频检测器中，相频检测器会将输入信号与参考时钟进行比较，以产生控制电压，调节相位，使输入信号同步于参考时钟。
PLL具有快速锁定、高精度、低抖动、宽锁定范围等优点，可以在不同频率范围内实现同步。
PLL控制技术在数字通信领域中的应用比较广泛，特别是在高速调制解调中。
PLL可以统一不同速率的数字数据信号，实现位同步，在光通信和宽带通信等领域起到了重要的作用。
另外，PLL还可以用于数字音频应用和稳定化射频源。
值得注意的是，PLL控制技术虽然具有较高的性能，但也存在一些缺点。
例如，PLL对于输入信号幅度和相位偏差的灵敏度较高，所以需要对输入信号进行预处理和加入缓冲电路等措施，以保证稳定性和性能。
在未来的发展趋势中，PLL控制技术将继续深入研究和应用。
随着数
字通信和无线通信等领域的发展，PLL技术将越来越受到重视。
同时，PLL控制技术的创新和发展也会促进数字电路和通信系统的进一步发展，为人们带来更多的便利和创新。
总之，作为一种重要的同步控制技术，PLL具有广泛的应用和前景。
未来的研究和发展将进一步推动其在不同领域中的应用和创新，为数
字电路和通信系统的发展带来更多的机遇和挑战。
高频接收机和发射机中的锁相环-第2部分
⎜⎟ ⎝ fm ⎠
⎥ ⎦⎥
(1)
where: LPM is single-sideband phase noise density (dBc/Hz) F is the device noise factor at operating power level A (linear) k is Boltzmann’s constant, 1.38 × 10–23 J/K T is temperature (K)
4. Choose an active device that has minimal noise figure as well as low flicker frequency. The flicker noise can be reduced by the use of feedback elements.
Noise in Oscillator Systems In any oscillator design, frequency stability is of critical importance. We are interested in both long-term and short-term stability. Longterm frequency stability is concerned with how the output signal varies over a long period of time (hours, days or months). It is usually specified as the ratio, ∆f/f for a given period of time, expressed as a percentage or in dB.
锁相环工作原理
锁相环工作原理锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）是一种常用的电子电路，用于同步和稳定地追踪输入信号的相位。
它在许多领域中被广泛应用，如通信系统、数据传输、音频处理等。
本文将详细介绍锁相环的工作原理及其组成部分。
一、锁相环的组成部分1. 相位比较器（Phase Detector）：相位比较器是锁相环的核心组成部分，用于比较输入信号和反馈信号的相位差。
常见的相位比较器有边沿比较器、恒幅比较器等。
2. 低通滤波器（Low-Pass Filter）：相位比较器的输出信号经过低通滤波器进行滤波，去除高频噪声，得到稳定的控制电压。
3. 电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，VCO）：VCO是一种根据输入电压的大小来调节输出频率的振荡器。
锁相环中的VCO的频率可以通过控制电压进行调节。
4. 分频器（Divider）：分频器用于将VCO的输出频率进行分频，得到反馈信号，使其与输入信号保持同步。
5. 锁相环滤波器（Loop Filter）：锁相环滤波器用于对VCO的控制电压进行滤波和调整，使其能够更好地追踪输入信号的相位。
二、锁相环的工作原理锁相环的工作原理可以简单概括为：通过相位比较器比较输入信号和反馈信号的相位差，根据相位差的大小产生控制电压，通过滤波和调整后的控制电压来调节VCO的频率，使其与输入信号保持同步。
具体工作流程如下：1. 初始状态下，输入信号和反馈信号的相位差较大，相位比较器的输出信号较大。
2. 相位比较器的输出信号经过低通滤波器滤波后，得到稳定的控制电压。
3. 控制电压作用于VCO，调节VCO的频率。
4. 经过分频器的分频，得到反馈信号。
5. 反馈信号与输入信号经过相位比较器比较，进一步调节控制电压。
6. 重复上述步骤，直到输入信号和反馈信号的相位差趋近于零。
通过不断调节VCO的频率，锁相环能够实现对输入信号的相位进行追踪和同步，使得输出信号与输入信号保持一致。
pll锁相环工作原理
pll锁相环工作原理
PLL(Phase Locked Loop)：为锁相回路或锁相环，用来统一整合时钟信号，使高频器件正常工作，如内存的存取资料等。
PLL用于振荡器中的反馈技术。
许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步。
一般的晶振由于工艺与成本原因，做不到很高的频率，而在需要高频应用时，由相应的器件VCO，实现转成高频，但并不稳定，故利用锁相环路就可以实现稳定且高频的时钟信号。
锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL,Phase-Locked Loop）。
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。
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。
锁相环通常由鉴相器（PD,Phase Detector）、环路滤波器（LF,Loop Filter）和压控振荡器（VCO,Voltage Controlled Oscillator）三部分组成。
锁相环中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。
用于高频接收器和发射器的锁相环-第二部分
用于高频接收器和发射器的锁相环-第二部分 本系列文章的第一部分介绍了关于锁相环(PLL)的基本概念，说明了PLL架构和工作原理，同时以一个例子说明了PLL在通信系统中的用途。
在第二部分中，我们将侧重于详细考察与PLL相关的两个关键技术规格：相位噪声和参考杂散。
导致相位噪声和参考杂散的原因是什么，如何将其影响降至最低?讨论将涉及测量技术以及这些误差对系统性能的影响。
我们还将考虑输出漏电流，举例说明其在开环调制方案中的重要意义。
振荡器系统中的噪声 在任何振荡器设计中，频率稳定性都至关重要。
我们需要考虑长期和短期稳定性。
长期频率稳定性是关于输出信号在较长时间(几小时、几天或几个月)内的变化情况。
其通常以一定时间内的比率Δf/f来规定，单位为百分比或dB。
短期稳定性则是关于几秒或更短时间内的变化情况。
这些变化可能是随机的，也可能是周期性的。
可以使用频谱分析仪来检查信号的短期稳定性。
信号源中的已知时钟频率、电力线干扰和混频器产品都可能引起离散杂散成分。
随机噪声波动引起的扩张是相位噪声造成的。
其可能是有源和无源器件中的热噪声、散粒噪声和/或闪烁噪声造成的。
电压控制振荡器中的相位噪声 在考察PLL系统中的相位噪声之前，我们先看看电压控制振荡器(VCO)中的相位噪声。
理想的VCO应该没有相位噪声。
在频谱分析仪上看到的输出应是一条谱线。
当然，事实并非如此。
输出上会有抖动，频谱分析仪会显示出相位噪声。
为了便于理解相位噪声，请考虑一种相量表示方式，如 在许多无线电系统中，必须符合总积分相位误差规格的要求。
该总相位误差由PLL相位误差、调制器相位误差和基带元件导致的相位误差构成。
例如，在GSM中，。
一文让你彻底明白“什么是锁相环PLL及其工作原理”
一文让你彻底明白“什么是锁相环PLL及其工作原理”锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种广泛应用于通信、数据传输、时钟同步等领域的电子电路。
它在这些应用中起着重要的作用，可以解决信号同步、频率合成、相位调制等问题。
本文将详细介绍什么是锁相环、它的工作原理，以及一些常见的应用场景。
一、什么是锁相环锁相环是一种反馈控制系统，通过比较输入信号的相位与参考信号的相位之间的差异来调整输出信号的相位和频率，使得输出信号与参考信号保持相位和频率的一致。
原理上，锁相环通过不断采样输入信号，并将其与参考信号进行比较，然后根据比较结果调整输出信号的相位和频率。
通过这种方式，锁相环可以将输入信号的频率和相位稳定在与参考信号一致的状态下。
一般来说，锁相环由锁相检测器、低通滤波器、电压控制振荡器和频率分割器等主要组成。
二、锁相环的工作原理1. 锁相检测器（Phase Detector）：锁相检测器是锁相环的核心部分。
它用于比较输入信号的相位差异，并产生一个误差信号。
常见的锁相检测器有相位比较器、采样比较器等。
相位比较器将输入信号和参考信号进行比较，并输出一个高电平或低电平的信号，表示输入信号相位与参考信号的相位关系。
2. 低通滤波器（Low Pass Filter）：低通滤波器用于平滑锁相检测器输出的误差信号，减小噪声的影响。
它通过将误差信号经过滤波器，然后输出平滑后的信号给电压控制振荡器。
3. 电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）：电压控制振荡器是锁相环的另一个关键组件。
它的输出频率与输入电压成线性关系，即输出频率随着输入电压的变化而变化。
通过改变电压控制振荡器的输入电压，即通过低通滤波器输出的信号，可以调整输出信号的频率，从而使得输出信号与参考信号的频率一致。
4. 频率分割器（Frequency Divider）：频率分割器用于将电压控制振荡器的输出频率分割成较低的频率。
锁相环_精品文档
锁相环锁相环，又称为锁相放大器或者锁相放大器，是一种基于反馈机制的控制系统，用于稳定和锁定两个信号的相位差。
锁相环的原理可以在许多领域中得到应用，包括通信、电子仪器、雷达等。
锁相环工作原理锁相环的核心原理是采用一个反馈环来纠正输入信号的相位差。
一般来说，锁相环由三个主要部分组成：相位比较器、低通滤波器和可变频率振荡器。
首先，锁相环将输入信号和参考信号通过相位比较器进行比较，产生一个误差信号。
相位比较器会计算两个信号之间的相位差，并且生成一个电压或电流信号，表示这个相位差。
如果输入信号和参考信号的相位差为零，那么相位比较器输出的误差信号也将为零。
接着，误差信号通过低通滤波器进行滤波处理，去除高频噪声和杂散信号。
低通滤波器可以使锁相环对于高频噪声具有良好的抑制能力，提高系统的稳定性和抗干扰性。
最后，滤波后的误差信号被送往可变频率振荡器，控制其输出的频率和相位。
可变频率振荡器会根据误差信号的大小和方向来调整输出信号的频率和相位，以减小相位差。
如果误差信号为正，则输出频率增加；如果误差信号为负，则输出频率减小。
通过不断调整输出频率和相位，锁相环可以将输入信号和参考信号的相位差保持在一个可接受的范围内。
应用领域锁相环在通信领域中有广泛的应用。
在通信系统中，锁相环可以用来确保发送和接收的信号保持同步。
例如，在无线通信中，锁相环可以用来抑制多径干扰和载波漂移，提高通信质量和稳定性。
另外，锁相环还可以用于时钟恢复和数据捕获等方面。
除了通信领域外，锁相环在电子仪器和雷达等领域也有重要的应用。
在电子仪器中，锁相环可以用来稳定和控制仪器的频率和相位。
例如，在频谱分析仪和信号发生器中，锁相环可以确保仪器输出的信号具有准确的频率和相位信息。
在雷达系统中，锁相环可以用来实现目标检测和跟踪。
通过锁相环，雷达可以准确地测量目标和干扰源之间的相对相位差，从而提高雷达测量的精度和可靠性。
总结锁相环是一种基于反馈机制的控制系统，用于稳定和锁定两个信号的相位差。
锁相环工作原理
锁相环工作原理锁相环（PLL）是一种常见的控制系统，用于同步电路中的时钟和数据信号。
它的工作原理涉及到频率比较器、相位检测器、环路滤波器和振荡器等元件，通过这些元件的相互作用，锁相环可以实现信号的精准同步和稳定输出。
接下来，我们将详细介绍锁相环的工作原理。
首先，锁相环的核心部分是频率比较器，它用来比较输入信号和反馈信号的频率差异。
当两者频率不一致时，频率比较器会输出一个误差信号，这个误差信号将被送入相位检测器。
相位检测器的作用是将误差信号转换成相位差，然后送入环路滤波器。
环路滤波器用来滤除误差信号中的高频成分，同时增强低频成分，以保证锁相环的稳定性和收敛速度。
经过环路滤波器处理后的信号将被送入振荡器，振荡器的频率和相位将根据输入信号和反馈信号的比较结果进行调整，最终实现输入信号和反馈信号的同步。
除了频率比较器、相位检测器、环路滤波器和振荡器外，锁相环还包括分频器和反馈回路。
分频器用来将振荡器的输出信号分频，以生成反馈信号；反馈回路则将反馈信号送回频率比较器，形成闭环控制系统。
总的来说，锁相环的工作原理是通过不断比较输入信号和反馈信号的频率差异，将误差信号转换成相位差，经过滤波和调整后最终实现信号的同步。
它在通信、控制系统和数字信号处理等领域有着广泛的应用，能够提高系统的稳定性和抗干扰能力。
在实际应用中，锁相环的参数调节和设计是非常重要的，需要根据具体的系统要求和信号特性进行合理选择和优化。
同时，锁相环也存在一些问题，如振荡器的相位噪声、环路滤波器的稳定性等，需要在设计和实现中加以考虑和解决。
综上所述，锁相环作为一种重要的同步控制系统，在电子领域有着广泛的应用。
通过频率比较器、相位检测器、环路滤波器和振荡器等元件的相互作用，锁相环可以实现信号的精准同步和稳定输出，为各种电子设备和系统提供了可靠的时钟和数据同步功能。
锁相环工作原理
锁相环工作原理锁相环是一种常用于频率合成和时钟恢复的电路，它能够将输入信号的相位和频率与参考信号同步。
在本文中，我们将详细介绍锁相环的工作原理及其应用。
一、锁相环的基本组成部份锁相环主要由相位比较器、环路滤波器、电压控制振荡器（VCO）以及分频器组成。
1. 相位比较器（Phase Detector）相位比较器是锁相环的核心部份，其作用是将输入信号与参考信号进行相位比较，并输出一个误差信号。
常见的相位比较器有边沿比较器、乘法器和加法器等。
2. 环路滤波器（Loop Filter）环路滤波器的作用是对相位比较器输出的误差信号进行滤波和放大，以产生稳定的控制电压。
通常，环路滤波器由低通滤波器和放大器组成。
3. 电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）电压控制振荡器是一种根据输入电压的变化而改变输出频率的电路。
在锁相环中，VCO的输出频率受到环路滤波器输出的控制电压的调节。
4. 分频器（Divider）分频器将VCO的输出信号进行分频，以产生参考信号。
分频器通常使用可编程分频器，可以根据需要选择不同的分频比。
二、锁相环的工作原理锁相环的工作原理可以简单地描述为以下几个步骤：1. 初始状态锁相环的初始状态是未锁定状态，VCO的输出频率与参考信号的频率存在差异，相位比较器输出的误差信号不为零。
2. 相位比较相位比较器将输入信号与参考信号进行相位比较，产生一个误差信号。
误差信号的幅度和相位表示了输入信号与参考信号之间的差异。
3. 环路滤波误差信号经过环路滤波器进行滤波和放大，产生一个稳定的控制电压。
该控制电压的大小和极性取决于输入信号与参考信号之间的相位差。
4. 控制VCO控制电压作用于VCO，调节其输出频率。
当控制电压为正时，VCO的输出频率增加；当控制电压为负时，VCO的输出频率减小。
5. 反馈VCO的输出信号经过分频器进行分频，产生一个参考信号。
该参考信号与输入信号进行比较，形成反馈回路。
高频 锁相环调频发射与接收
实验十一锁相环调频发射与接收实验121180166 赵琛一、实验目的1. 加深锁相环工作原理和调频波解调原理的理解。
2. 掌握NE564构成的锁相环鉴频电路的原理和调试方法。
3. 锁相环调频发射电路与锁相环鉴频接收电路进行通信实验，加深对通信系统的理解。
二、实验使用仪器1．NE564锁相和调频实验板2．100MHz泰克双踪示波器3. FLUKE万用表4. 高频信号源5. 低频信号源三、实验基本原理与电路1. 锁相环鉴频电路用锁相环路可实现调频信号的解调。
如果将环路的频带设计得足够宽，则压控振荡器的振荡频率跟随输入信号的频率而变。
若压控振荡器的电压-频率变换特性是线性的，则加到压控振荡器的电压，即环路滤波器输出电压的变化规律必定与调制信号的规律相同。
故从环路滤波器的输出端，可得到解调信号。
用锁相环进行已调频波解调是利用锁相环的跟踪特性，这种电路称调制解调型PLL。
锁相鉴频原理框图如图11-1所示图11-1锁相鉴频原理框图采用NE564锁相环集成芯片来实现鉴频，由于其内部的压控振荡器转换增益不高，为了获得有效的解调输出信号，要求输入调频信号的频偏尽可能的大一些。
下图11-2是NE564构成调频信号解调的典型电路图。
图11-2 NE564构成调频信号解调的典型电路图2.实验电路锁相环鉴频实验电路见图11-3：图11-3 调频信号解调实验电路图电路原理：电容C12和C13是5V的直流电源的去耦电容，NE564的1脚和10脚外接5V 正电源，8脚接地。
12脚和13脚之间有一个可变电容，可以微调压控振荡器的中心频率，跳线开关S8可以切换固定电容，决定了载波中心频率的范围。
已调频信号从TP1处输入，电容C1是隔直电容，调频信号从6脚输入鉴相器，电阻R1和电容C2是7脚外接的滤波电路。
9脚是压控振荡器的输出端，电阻R3是上拉电阻。
3脚是鉴相器的另外一个输入端，9脚和3脚相连构成调频解调电路。
调频信号可以从9脚输出，在TP4端可以通过示波器观察调频信号。
锁相环的工作原理
锁相环的工作原理
锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种电子控制系统，其工作原理基于将输入信号与本地产生的参考信号进行比较，并通过反馈回路来调整本地信号的相位和频率，使其与输入信号保持同步。
锁相环的主要组成部分包括一个相位比较器、一个低通滤波器、一个电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）以及一个分频器。
工作原理如下：
1. 输入信号（参考信号）与VCO产生的本地信号经过相位比
较器比较，产生一个误差信号（Phase Error）；
2. 误差信号经过低通滤波器滤波，去除高频噪声，获取平均的误差信息；
3. 通过反馈回路将滤波后的误差信号输入VCO，控制其生成
的本地信号的相位和频率；
4. VCO的输出信号经过分频器分频后反馈给相位比较器作为
参考信号，与输入信号进行比较，进一步调整VCO的输出；5. 当输入信号与本地信号的相位差为零时，锁相环达到稳定状态，本地信号的相位和频率与输入信号保持同步。
通过不断比较误差并进行反馈调整，锁相环可以实现对输入信号的追踪或跟踪，使得本地信号的相位和频率能够与输入信号精确同步，并在某个稳态时保持稳定。
锁相环在电子通信、数字信号处理、频率合成等领域有广泛应用。
锁相环原理及应用
锁相电路（PLL）及其应用自动相位控制（APC）电路，也称为锁相环路（PLL），它能使受控振荡器的频率和相位均与输入参考信号保持同步，称为相位锁定，简称锁相。
它是一个以相位误差为控制对象的反馈控制系统，是将参考信号与受控振荡器输出信号之间的相位进行比较，产生相位误差电压来调整受控振荡器输出信号的相位，从而使受控振荡器输出频率与参考信号频率相一致。
在两者频率相同而相位并不完全相同的情况下，两个信号之间的相位差能稳定在一个很小的范围内。
目前，锁相环路在滤波、频率综合、调制与解调、信号检测等许多技术领域获得了广泛的应用，在模拟与数字通信系统中已成为不可缺少的基本部件。
一、锁相环路的基本工作原理1．锁相环路的基本组成锁相环路主要由鉴频器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分所组成，其基本组成框图如图3-5-16所示。
图1 锁相环路的基本组成框图将图3-5-16的锁相环路与图1的自动频率控制（AFC）电路相比较，可以看出两种反馈控制的结构基本相似，它们都有低通滤波器和压控振荡器，而两者之间不同之处在于：在AFC环路中，用鉴频器作为比较部件，直接利用参考信号的频率与输出信号频率的频率误差获取控制电压实现控制。
因此，AFC系统中必定存在频率差值，没有频率差值就失去了控制信号。
所以AFC系统是一个有频差系统，剩余频差的大小取决于AFC系统的性能。
在锁相环路（PLL）系统中，用鉴相器作为比较部件，用输出信号与基准信号两者的相位进行比较。
当两者的频率相同、相位不同时，鉴相器将输出误差信号，经环路滤波器输出控制信号去控制VCO ，使其输出信号的频率与参考信号一致，而相位则相差一个预定值。
因此，锁相环路是一个无频差系统，能使VCO 的频率与基准频率完全相等，但二者间存在恒定相位差（稳态相位差），此稳态相位差经鉴相器转变为直流误差信号，通过低通滤波器去控制VCO ，使0f 与r f 同步。
2．锁相环路的捕捉与跟踪过程当锁相环路刚开始工作时，其起始时一般都处于失锁状态，由于输入到鉴相器的二路信号之间存在着相位差，鉴相器将输出误差电压来改变压控振荡器的振荡频率，使之与基准信号相一致。
简述锁相环的作用
简述锁相环的作用
锁相环是一种常见的控制系统，它在许多领域都有广泛的应用。
它的作用是通过自动调整输出信号的相位和频率，使其与输入信号保持同步，从而实现信号的稳定和精确控制。
锁相环在通信系统中起着重要的作用。
在无线通信中，锁相环可以实现信号的调制和解调，确保信号的传输质量。
它可以自动调整发射信号的相位和频率，使其与接收信号保持同步，从而有效地减少信号失真和干扰。
在光纤通信中，锁相环可以实现光信号的相位同步和频率稳定，提高数据传输的可靠性和速度。
锁相环在测量和仪器领域也扮演着重要的角色。
在频率计和频谱分析仪等仪器中，锁相环可以实时跟踪和测量信号的频率和相位，确保测量结果的准确性和稳定性。
在高精度仪器中，锁相环可以实现信号的精确控制和同步，提高仪器的测量精度和稳定性。
锁相环在信号处理和控制系统中也有广泛的应用。
在音频处理中，锁相环可以实现音频信号的时钟同步和频率锁定，提高音频信号的质量和清晰度。
在自动控制系统中，锁相环可以实现系统的反馈控制，使系统的输出信号与输入信号保持同步，实现精确的控制和调节。
锁相环作为一种重要的控制系统，在通信、测量和仪器、信号处理和控制系统等领域都有广泛的应用。
它通过自动调整输出信号的相
位和频率，使其与输入信号保持同步，实现信号的稳定和精确控制。
锁相环的作用不仅体现在技术和工程层面，更体现了人类对信号控制和调节的追求和需求，为各行各业的发展提供了强有力的支持。
为什么在电路中要使用锁相环
为什么在电路中要使用锁相环锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常见的电路技术，广泛应用于通信、数字信号处理、时钟同步等领域。
它的主要功能是对输入信号与本地信号进行频率和相位的比较和调整，以实现信号的同步和稳定。
以下将从几个方面探讨为什么在电路中要使用锁相环。
一、频率合成在通信和无线电领域，频率合成是非常重要的。
锁相环可以实现频率的精确合成，即将一个低频的、不稳定的参考信号转换为一个高频的、稳定的输出信号。
这在无线电发射器的调频合成、数字时钟和音频设备的频率合成等方面都具有重要的应用。
通过锁相环实现的频率合成，保证了通信信号的稳定性和一致性。
二、时钟恢复与同步在数字信号处理中，如数字音频和视频应用，锁相环可用于时钟恢复和同步。
数字音频和视频信号通常会经过采样和编码，然后传输或存储，在接收端或播放端需要恢复正确的时序和同步。
锁相环可以根据输入信号的相位和频率信息，对局部时钟进行控制，使其与输入信号保持同步。
这样可以避免时钟偏移和抖动，确保音频和视频的清晰和准确性。
三、抖动抑制在电路中，信号的抖动是指其相位或频率发生的随机变化。
抖动会导致信号的不稳定和失真，影响系统的性能。
锁相环可以通过负反馈控制的方式，抑制信号的抖动。
它能够实时监测输入信号的相位差，通过调整本地信号的相位和频率，使得输入和输出信号保持一致，从而达到抖动抑制的目的。
四、频率偏移测量在一些应用中，需要测量输入信号的频率偏移。
锁相环可以通过频率和相位的比较，得到输入信号的频率偏移值。
这对于频率校准和误差检测非常有用。
例如，在GPS定位系统中，锁相环可以用于测量接收信号的频率偏移，并进行纠正，提高定位的准确性。
总结起来，锁相环在电路中的应用非常广泛。
它能够实现频率合成、时钟同步、抖动抑制和频率偏移测量等功能，为各种电子设备和通信系统提供了稳定和可靠的信号处理能力。
随着技术的不断发展，对锁相环的研究和应用也在不断深入，相信在未来的发展中，锁相环将发挥更加重要的作用。
锁相环原理
锁相环(PLL)电路存在于各种高频应用中，从简单的时钟净化电路到用于高性能无线电通信链路的本振(LO)，以及矢量网络分析仪(VNA)中的超快开关频率合成器。
本文将参考上述各种应用来介绍PLL电路的一些构建模块，以指导器件选择和每种不同应用内部的权衡考虑，这对新手和PLL专家均有帮助。
本文参考ADI公司的ADF4xxx和HMCxxx系列PLL和压控振荡器(VCO)，并使用ADIsimPLL（ADI公司内部PLL电路仿真器）来演示不同电路性能参数。
基本配置：时钟净化电路锁相环的最基本配置是将参考信号(FREF)的相位与可调反馈信号(RFIN)F0的相位进行比较，如图1所示。
图2中有一个在频域中工作的负反馈控制环路。
当比较结果处于稳态，即输出频率和相位与误差检测器的输入频率和相位匹配时，我们说PLL被锁定。
就本文而言，我们仅考虑ADI公司ADF4xxx系列PLL所实现的经典数字PLL架构。
该电路的第一个基本元件是鉴频鉴相器(PFD)。
PFD将输入到REFIN的频率和相位与反馈到RFIN的频率和相位进行比较。
ADF4002 是一款可配置为独立PFD（反馈分频器N = 1）的PLL。
因此，它可以与高质量压控晶体振荡器(VCXO)和窄低通滤波器一起使用，以净化高噪声REFIN 时钟。
鉴频鉴相器：图3中的鉴频鉴相器将+IN端的FREF输入与和-IN端的反馈信号进行比较。
它使用两个D型触发器和一个延迟元件。
一路Q输出使能正电流源，另一路Q输出使能负电流源。
这些电流源就是所谓电荷泵。
有关PFD操作的更多详细信息，请参阅"用于高频接收器和发射器的锁相环"。
使用这种架构，下面+IN端的输入频率高于-IN端（图4），电荷泵输出会推高电流，其在PLL低通滤波器中积分后，会使VCO调谐电压上升。
这样，-IN频率将随着VCO频率的提高而提高，两个PFD输入最终会收敛或锁定到相同频率（图5）。
如果-IN频率高于+IN频率，则发生相反的情况。
锁相环工作原理
锁相环工作原理锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种电子电路，常用于时钟同步、频率合成、调制解调等领域。
它通过对输入信号进行频率和相位的比较，实现输出信号与输入信号的同步。
锁相环主要由相频比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）以及分频器组成。
1. 相频比较器（Phase-Frequency Detector，简称PFD）：PFD接收输入信号和反馈信号，并比较它们的相位和频率差异。
根据差异的大小和方向，PFD产生一个控制电压，用于调节VCO的频率和相位。
2. 低通滤波器（Loop Filter）：低通滤波器对PFD输出的控制电压进行平滑处理，消除高频噪声，得到稳定的控制电压。
3. 电压控制振荡器（VCO）：VCO的频率可以通过调节输入的控制电压来改变。
当控制电压增加时，VCO的频率也随之增加；反之，当控制电压减小时，VCO的频率也随之减小。
4. 分频器（Divider）：分频器将VCO的输出信号分频，得到一个反馈信号，用于与输入信号进行比较。
分频器的作用是将高频信号转换为低频信号，使得比较器能够更精确地进行相位和频率的比较。
锁相环的工作原理如下：1. 初始状态：锁相环的初始状态是未锁定状态，输出信号与输入信号的频率和相位存在较大差异。
2. 相频比较：PFD接收输入信号和反馈信号，比较它们的相位和频率差异。
根据比较结果，PFD产生一个控制电压。
3. 控制电压调节：低通滤波器对PFD输出的控制电压进行平滑处理，并将其传递给VCO。
VCO的频率根据控制电压的大小和方向进行调节。
4. 反馈：VCO输出的信号经过分频器分频后，得到一个反馈信号，用于与输入信号进行比较。
如果输入信号的频率和相位与反馈信号相差较大，PFD将产生一个较大的控制电压，继续调节VCO的频率和相位。
5. 锁定状态：随着反复的比较和调节，锁相环逐渐将输出信号的频率和相位与输入信号同步。
锁相环在广播通讯中的应用
锁相环在广播通讯中的应用锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种广泛应用于通信领域的电子电路，它在广播通讯中起到了重要的作用。
锁相环通过自动调整信号的相位和频率，使得接收端和发送端的时钟保持同步，从而实现可靠的数据传输。
本文将详细介绍锁相环在广播通讯中的应用。
锁相环在广播通讯中起到了时钟恢复和时钟提取的作用。
在数字通信中，发送端和接收端的时钟必须保持同步，否则就会导致数据传输错误。
锁相环能够通过比较接收到的信号和本地时钟信号的相位差，并根据相位差的变化来调整本地时钟信号的频率，从而达到时钟同步的目的。
这样一来，就能够保证接收端能够准确地采样和恢复发送端的数据，实现可靠的数据传输。
锁相环在广播通讯中还可以用于信号调制和解调。
调制是将信号转换成适合传输的形式，而解调则是将接收到的信号还原成原始信号。
锁相环可以通过调整本地时钟信号的频率和相位，实现对信号的调制和解调。
例如，在调频广播中，锁相环可以根据接收到的调频信号的频率变化来调整本地的振荡器频率，从而实现对信号的解调。
锁相环的这种应用可以使得广播信号的调制和解调更加稳定和精确。
锁相环还可以用于时钟多路复用和时钟提取。
时钟多路复用是指将多个时钟信号合并成一个时钟信号，而时钟提取则是从合并后的时钟信号中提取出各个时钟信号。
锁相环可以通过调整本地时钟信号的相位和频率，实现对多个时钟信号的合并和提取。
在广播通讯中，锁相环可以用于将多个音频信号的时钟合并成一个时钟信号，从而实现对多个音频信号的同步播放。
锁相环还可以用于信号的频率合成和频率分析。
频率合成是指将多个不同频率的信号合成成一个具有特定频率的信号，而频率分析则是对信号的频率进行分析和测量。
锁相环可以通过调整本地时钟信号的频率和相位，实现对信号的频率合成和频率分析。
在广播通讯中，锁相环可以用于合成特定频率的射频信号，从而实现对广播信号的发射。
同时，锁相环还可以用于对接收到的广播信号的频率进行测量和分析，以确保广播信号的质量和稳定性。
简述锁相环的作用
简述锁相环的作用
锁相环（lock-in amplifier）是一种特殊的信号放大器，用于对
低信号幅度的信号进行放大，以达到可测量的级别。
它通常用于测量
谐振信号，即被测量物体的微弱输出信号。
此外，它还可用于测量其
他高信号噪声比的信号。
锁相环在科学研究和工业测量中都有广泛的应用，用于检测测量
信号的频率，相位，或功率。
它的原理是将一个参考信号的频率同目
标信号频率进行比较，然后进行相位和相干滤波，以抑制所有非参考
信号，同时增强参考信号的信号强度。
一旦锁定，就可以检测到一个
被测信号，并使其可测量。
锁相环也可以应用于通信系统中，用于相位检测和调制识别。
它
可以提供高灵敏度和准确性，并允许不受干扰的测量。
此外，它还可
以用来测量振动，声音，运动，心电图，脑电图，能量消耗，光谱，
磁场等特性的微弱信号。
总的来说，锁相环是一种重要的仪器，能够实现高灵敏度、准确
度和稳定性的信号测量。
在工程应用中，它可以用于测量低幅度信号
的频率、相位和功率，以及在通信系统中的信号相位检测和调制识别。
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“ VCO会发生漂移，直到造成显著的相位误差并再次开始生成 正电流脉冲或负电流脉冲。这种循环会持续相当长的一段时 间，其影响是电荷泵的输出会被某个信号(PFD输入参考频率 的次谐波)调制。由于这可能是一种低频信号，因此无法通过 环路滤波器进行衰减，从而会导致VCO输出频谱中出现非常 明显的杂散，该现象称为“间隙”效应。通过在U3的输出端和 U1及U2的CLR输入端之间添加延迟元件，可以确保不会发生 这种情况。添加延迟元件后，即使+IN和–IN相位完全对齐 时，电荷泵输出端仍会生成电流脉冲。该延迟的持续时间等 于在U3输出处插入的延迟，称为反冲防回差脉冲宽度。
图6. 双模预分频器。 1. 如果两个计数器未超时，其输出信号都为高电平。 2. 当B计数器超时时，其输出变为低电平，并立即将两个计
为处理此范围，需要考虑在可编程计数器之前加上一个固定 计数器元件，以便将超高输入频率拉低至标准CMOS的工作 频率范围内。该计数器称为预分频器，如图5所示。
然而，使用标准的预分频器会导致其他并发症。现在，系统 分辨率降低(F1 × P)。可通过使用双模预分频器来解决这个问 题(图6)。这种方法可以享有标准预分频器种种优势，又不会
这种结构已经发展成为下列情况下固有问题的一种解决方 案：需要超高频输出时使用基本N分频结构来反馈至鉴相 器。例如，我们假设需要一个间距为10 Hz的900 MHz输出。 可以使用10 MHz参考频率并将R分频器设为1000。然后，反馈 中的N值必须为90,000。这意味着，至少需要一个能够处理 900 MHz输入频率的17位计数器。
图1. 运用D型触发器的典型PFD。 现在考虑系统失锁且+IN处的频率远高于–IN处的频率时电路 的性能表现，如图2所示。
图2. PFD波形(锁频和锁相均解除)。 由于+IN处的频率远高于–IN处的频率，因此输出多数时间处 于高电平状态。+IN上的第一个上升沿会发送输出高电平， 并且这种情况会一直持续到–IN上出现第一个上升沿。在实 际的系统中，这就意味着输出及VCO的输入会被进一步拉 高，进而造成–IN处的频率增加。这恰恰是期望达到的效果。 如果+IN处的频率远低于–IN处的，则会出现相反效果。 OUT 处的输出多数时间处于低电平状态。这会在负方向上驱动 VCO，并再次使得–IN处的频率更加接近+IN处的频率，从而 达到锁定条件。图3显示了输入处于锁频和接近锁相条件时的 波形。
用于高频接收器和发射器 的锁相环——第三部分
作者：Mark Curtin和Paul O’Brien
本系列第一部分介绍了锁相环(PLL)，说明了其基本架构和工 作原理。另外举例说明了PLL在通信系统中的用途。在第二 部分中，我们详细考察了相位噪声、参考杂散、输出漏电流 等关键性能规格，还考虑了它们对系统性能的影响。在本部 分中，我们将考察PLL频率合成器的主要构建模块。我们还 将 比 较 整 数 N和 小 数 N架 构 。 最 后 将 总 结 市 场 上 现 有 的 VCO，同时列出ADI的现有频率合成器系列。
异或ห้องสมุดไป่ตู้EXOR)栅极 J-K触发器 数字鉴频鉴相器
这里，我们只考虑PFD，这也是ADF4110和ADF4210频率合成 器系列中使用的元件，因为与EXOR栅极和J-K触发器不同， 处于解锁状态时，其输出为频差以及两个输入间相差的函数。
图1所示为PFD的一种实现方案，该类器件基本上由两个D型 触发器组成。一路Q输出使能正电流源，另一路Q输出则使能 负电流源。假设本设计中D型触发器由正边沿触发，则状态 为(Q1, Q2)：
图1所示为PFD的一种实现方案，该类器件基本上由两个D型 触发器组成。一路Q输出使能正电流源，另一路Q输出则使能 负电流源。假设本设计中D型触发器由正边沿触发，则状态 为(Q1, Q2)：
11—两个输出均为高电平，由反馈至触发器上CLR引脚的 AND栅极(U3)禁用。
00—P1和N1均关闭，输出OUT实际处于高阻抗状态。 10—P1开启，N1关闭，输出位于V+。 01—P1关闭，N1开启，输出位于V–。
PLL频率合成器基本构建模块
PLL频率合成器可以从多个基本构建模块的角度来考察。我 们在前面已经提到过这个问题，下面将更加详细地进行探讨：
鉴频鉴相器(PFD) 参考计数器(R) 反馈计数器(N)
鉴频鉴相器(PFD)
频率合成器的核心是鉴相器，也称鉴频鉴相器。在鉴相器 中，将比较参考频率信号与从VCO输出端反馈回来的信号， 结果得到的误差信号用于驱动环路滤波器和VCO。在数字 PLL (DPLL)中，鉴相器或鉴频鉴相器是一个逻辑元件。三种最 常用的实现方法为：
图5. 基本预分频器。 牺牲系统分辨率。双模预分频器是一种可通过外部控制信号 将分频比从一个值切换为另一个值的计数器，通过使用带有 A和B计数器的双模预分频器，仍可以保持F1的输出分辨率。 不过，必须满足下列条件：
图4. 在PLL频率合成器中使用参考计数器。
反馈计数器N
N计数器也称为N分频器，是用于设置PLL中输入频率和输出 频率之间关系的可编程元件。N计数器的复杂性逐年增长。 除简单的N计数器之外，经过发展，后来还包括“预分频 器”，后者可具有“双模”。
参考计数器
在传统的整数N分频频率合成器中，输出频率的分辨率由施 加于鉴相器的参考频率决定。因此，举例来说，如果需要 200 kHz间距(如GSM电话中)，那么参考频率必须为200 kHz。 但是，获取稳定的200 kHz频率源并不容易。一种合理的做法 是采用基于晶振的良好高频源并对其进行分频。例如，从 10 MHz频率基准开始并进行50分频，就可以得到所需的频率 间隔。这种方法如图4所示。