6.3 集成锁相环及其应用
锁相环的原理,电路构成,及其在电路设计中作用
锁相环的原理,电路构成,及其在电路设计中作用锁相环的原理，电路构成，及其在电路设计中作用锁相环鉴相器环路滤波器锁相的意义是相位同步的自动控制，能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环，简称PLL。
它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。
构成：锁相环通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成。
在电路设计中的作用：自动完成两个电信号的相位的同步。
锁相环:为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法,主要有VCO(压控振荡器)和PLL IC ,压控振荡器给出一个信号,一部分作为输出,另一部分通过分频与PLL IC所产生的本振信号作相位比较,为了保持频率不变,就要求相位差不发生改变,如果有相位差的变化,则PLL IC的电压输出端的电压发生变化,去控制VCO,直到相位差恢复!达到锁频的目的!!能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。
锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。
鉴相器用来鉴别输入信号Ui与输出信号Uo之间的相位差，并输出误差电压Ud 。
Ud 中的噪声和干扰成分被低通性质的环路滤波器滤除，形成压控振荡器（VCO）的控制电压Uc。
Uc作用于压控振荡器的结果是把它的输出振荡频率f。
拉向环路输入信号频率fi ，当二者相等时，环路被锁定，称为入锁。
维持锁定的直流控制电压由鉴相器提供，因此鉴相器的两个输入信号间留有一定的相位差。
锁相环最初用于改善电视接收机的行同步和帧同步，以提高抗干扰能力。
20世纪50年代后期随着空间技术的发展，锁相环用于对宇宙飞行目标的跟踪、遥测和遥控。
60年代初随着数字通信系统的发展，锁相环应用愈广，例如为相干解调提取参考载波、建立位同步等。
具有门限扩展能力的调频信号锁相鉴频器也是在60年代初发展起来的。
在电子仪器方面，锁相环在频率合成器和相位计等仪器中起了重要作用.由于锁定情形下（即完成捕捉后）,该仿制的时钟信号相对于接收到的信号中的时钟信号具有一定的相差,所以很形象地称其为锁相器。
锁相环的应用
oscillator
PD
调制信号uF(t)/uF(t)
FM/PM信号
LF
VCO
合理设计使得PLL工作在载波跟踪状态下， 环路输出信号的载波频率跟踪晶体振荡器的变 化，可提供高稳定度的载波信号；调制信号控 制VCO的瞬时输出频率，以实现FM或PM调制。
根据实现框图可推出调制信号uF(t)与输出相位 θ2之间的关系满足：
3.有源比例积分Filter
R2 C
I1
R1
I2
-A
ui
ua
uo
F(jΩ)=(1+jΩτ )/jΩτ 2
1Hale Waihona Puke τ=1 (R+AR
1
+R
) C τ =R C
12
2
2
幅频特性 相频特性
|F(jΩ)| =
22
1+Ωτ 2 Ωτ
1
Φ(jΩ) = arctgΩτ –π/2 2
高增益的有源比例积分滤波器又称为理想积分滤波器。
PLL包括： 1. PD： Phase Detector 2. LF： Loop Filter 3. VCO： Voltage Controlled
Oscillator 受控对象
控制器
基本构成如下图:
PD
LF
VCO
H(P)=1
1. 鉴相器 PD 输出的误差信号
即：
是相差θe(t)的函数，
正弦鉴相器用模拟相乘器与低通滤波器的 串接作为模型。
3. 解调器的实现 由前分析可知，当环路工作于调制跟踪状态
时，PLL就是一个FM解调器，其中VCO的输出是 已调信号，则其控制信号为调制信号。
(1)当输入信号为FM信号时： 令信号载频ωc等于VCO自由振荡频率ωo， 则输入信号的瞬时频率：
锁相环基本原理及其应用
锁相环及其应用所谓锁相环路，实际是指自动相位控制电路（APC），它是利用两个电信号的相位误差，通过环路自身调整作用，实现频率准确跟踪的系统，称该系统为锁相环路，简称环路，通常用PLL表示。
锁相环路是由鉴相器(简称PD)、环路滤波器（简称LPF或LF）和压控振荡器（简称VCO）三个部件组成闭合系统。
这是一个基本环路，其各种形式均由它变化而来PLL概念设环路输入信号v i= V im sin(ωi t+φi)环路输出信号v o= V om sin(ωo t+φo)——其中ωo=ωr+△ωo通过相位反馈控制，最终使相位保持同步，实现了受控频率准确跟踪基准信号频率的自动控制系统称为锁相环路。
PLL构成由鉴相器（PD）环路滤波器（LPF）压控振荡器（VCO）组成的环路。
PLL原理从捕捉过程→锁定A.捕捉过程（是失锁的）a.φi┈φi均是随时间变化的，经相位比较产生误差相位φe=φi-φo,也是变化的。
b.φe(t)由鉴相器产生误差电压v d(t)=f(φe)完成相位误差—电压的变换作用。
v d(t)为交流电压。
c. vd(t)经环路滤波，滤除高频分量和干扰噪声得到纯净控制电压，由VCO产生控制角频差△ω0,使ω0随ωi变化。
B.锁定（即相位稳定）a.一旦锁定φe(t)=φe∞（很小常数）v d(t)= V d（直流电压）b.ω0≡ωi输出频率恒等于输入频率（无角频差，同时控制角频差为最大△ω0max, 即ω0=ωr＋△ω0max。
ωr为VCO固有振荡角频率。
）锁相基本组成和基本方程(时域)各基本组成部件鉴相器(PD)数学模式v d(t)=A D sinφe(t)相位模式环路滤波器(LPF)数学模式v c(t)=A F(P)v d(t)相位模式压控振荡器(VCO)数学模式相位模式环路模型相位模式：指锁相环(PLL)输入相位和输出相位的反馈调节关系。
相位模型：把鉴相器,环路滤波器和压控振荡器三个部件的相位模型依次级联起来就构成锁相相位模型。
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技术，用于实现多通道信号同步。
它可以对
一个多路信号进行检测，使其在周期性工作中保持精准的同步。
锁相
环的基本构成由四个部分组成，即技术、时钟恢复、信号处理和锁相
控制。
首先，技术参数是动态调节特定信号的关键，其中可以包括频率、增益、参考电压等参数的设定。
其次，时钟恢复是检测多路信号之间的相位偏差，将它们恢复到
良好的相位状态。
这一过程需要精确计算和检测给定信号之间的相位
偏移量，然后使用相应的措施来恢复它们在良好状态中，这样就可以
确保多路信号之间的精确同步。
第三，信号处理是决定信号精度的关键，它可以通过增益、阻尼、衰减等方法来改善信号强度和线性度，以提高信号的精确度。
最后，锁相控制是保证多通道信号的同步性的关键，它可以调整
信号的频率、相位和延迟，使其在每个信号之间同步。
总之，锁相环具有多通道信号检测、时钟恢复、信号处理和锁相
控制等功能，可以在多通道信号之间实现精确的同步。
因此，锁相环
可以帮助用户构建精确的信号系统，有效的控制和优化信号的质量和
精度。
锁相环PLL原理与应用
锁相环PLL原理与应用锁相环(Phase-Locked Loop, PLL)是一种常用的控制系统，广泛应用于电子和通信领域。
它可以用于频率合成、时钟恢复以及相位同步等应用中。
本文将对PLL的原理和常见的应用进行详细介绍。
PLL的原理：首先，参考信号经过相位比较器与VCO的输出信号进行比较。
相位比较器的输出为一个控制电压，表示两个信号之间的相位差。
这个控制电压经过低通滤波器进行滤波处理，得到一个平滑的控制电压，该电压用于调节VCO的频率。
VCO产生的频率与输入的控制电压成正比，通过调节控制电压，可以改变VCO的输出频率。
通过反馈控制的方式，当VCO的频率与参考信号接近时，相位比较器的输出误差会减小，最终收敛到零，实现了锁相环的目标。
在PLL中，分频器的作用是将VCO的高频输出信号分频得到一个相位稳定的低频信号，用作相位比较器的参考信号。
通过适当选择分频比，可以实现对VCO输出频率的精确控制。
PLL的应用：1.频率合成器：PLL经常被用于频率合成器的设计。
通过选择适当的参考频率和分频比，可以实现对输出频率的精确控制。
例如，在通信系统中，PLL被用于合成不同的载波频率用于不同用户之间的信号传输。
2.时钟恢复：在数字通信中，接收端需要从接收到的数据中恢复时钟信号。
PLL可以通过将接收到的数据作为参考信号，并控制VCO的频率，使得输出的时钟信号与发送端时钟同步。
3.数字时钟锁定：在数字系统中，不同的模块可能具有不同的时钟源，为了实现数据的正确和稳定传输，需要将不同的时钟源进行同步。
PLL可以用于将这些时钟同步，并控制其频率和相位，以便实现正确的数据传输。
4.相位同步：在通信系统中，要求不同的发送端和接收端之间的信号具有相同的相位特性，以便实现正确的信号传输。
PLL可以用于将这些信号进行相位同步，确保信号的准确传输。
在实际应用中，PLL还可用于频率测量、频率锁定等领域。
它的具体应用取决于实际需求。
在总结，锁相环是一种基于反馈控制的系统，通过将参考信号的相位与振荡器的输出信号进行比较，以实现对输出信号的频率和相位的稳定控制。
锁相环及其在电路中的应用
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4、数字锁相环工作原理 数字锁相环主要由相位参考提取电路、晶体振 荡器、分频器、相位比较器、脉冲补抹门等组成。 分频器输出的信号频率与所需频率十分接近，把 它和从信号中提取的相位参考信号同时送入相位 比较器，比较结果示出本地频率高了时就通过补 抹门抹掉一个输入分频器的脉冲，相当于本地振 荡频率降低；相反，若示出本地频率低了时就在 分频器输入端的两个输入脉冲间插入一个脉冲， 相当于本地振荡频率上升，从而达到同步。
锁相环及其在电路中的应用
名字 班级 学号
一、锁相环的定义
• 锁相环 (phase-locked loop)为无线电发射中使频 率较为稳定的一种方法,主要有VCO(压控振荡器) 和PLL IC ,压控振荡器给出一个信号,一部分作为 输出,另一部分通过分频与PLL IC所产生的本振信 号作相位比较,为了保持频率不变,就要求相位差不 发生改变,如果有相位差的变化,则PLL IC的电压输 出端的电压发生变化,去控制VCO,直到相位差恢 复!达到锁频的目的!能使受控振荡器的频率和相位 均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。
3、模拟锁相环工作原理 模拟锁相环主要由相位参考提取电路、压控振荡 器、相位比较器、控制电路等组成。压控振荡器 输出的是与需要频率很接近的等幅信号，把它和 由相位参考提取电路从信号中提取的参考信号同 时送入相位比较器，用比较形成的误差通过控制 电路使压控振荡器的频率向减小误差绝对值的方 向连续变化，实现锁相，从而达到同步。
锁相环电路设计与应用
锁相环电路设计与应用锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）是一种常见的电路设计和应用，广泛应用于通信、计算机、音频、视频、测量等领域。
本文将介绍PLL的基本原理、电路设计以及应用。
一、PLL的基本原理PLL是一种反馈控制系统，通过比较两个输入信号的相位差，并根据差异信号来调整时钟信号的相位和频率，使得输出信号与输入信号同步，以稳定输出信号的相位和频率。
PLL通常由以下几个主要组成部分构成：1. 相频比较器（Phase/Frequency Detector，PFD）：将输入信号与反馈信号进行比较，产生差异信号。
2. 电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，VCO）：根据差异信号调整输出信号的频率和相位。
3. 低通滤波器（Low-Pass Filter，LPF）：用于滤除VCO输出信号中的高频噪声。
4. 分频器（Divider）：将VCO输出信号进行频率分频。
PLL的工作原理如下：1.将输入信号与反馈信号经过PFD进行比较，得到差异信号。
差异信号表示输入信号与反馈信号之间的相位差和频率差。
2.差异信号经过低通滤波器进行滤波，得到一个DC信号，用于表示相位差和频率差。
3.DC信号经过增益放大后，作为控制信号输入到VCO中。
VCO输出的信号经过分频器进行频率分频，再与输入信号进行比较，形成反馈信号。
4.反馈信号经过低通滤波器进行滤波，形成新的输入信号，进一步调整VCO输出的相位和频率，使得输出信号与输入信号同步。
二、PLL的电路设计PLL的电路设计需要考虑以下几个方面：1.选择合适的PFD：根据输入信号的特点选择合适的PFD，常见的有异或门和锁相比较器等。
2.设计合适的滤波器：根据设计要求，设计合适的低通滤波器，用于滤除VCO输出信号中的高频噪声。
3.选择合适的VCO：根据设计要求选择合适的VCO，考虑信号频率范围、线性度、功耗等因素。
4.确定适当的分频比：根据设计要求确定适当的分频比，实现对输出信号频率的控制。
锁相环的原理及应用
锁相环的原理及应用一、基本工作原理1、环路的基本构成2、建立鉴相器、环路滤波器和压控振荡器的数学模型二、工作过程的定性分析1、锁定2、跟踪3、捕获4、失锁三、锁相环路的应用1、器件选型锁相频率合成器的分类HYT常用锁相频率合成芯片性能比较2、关键性指标分析相位噪声锁定时间环路带宽压控灵敏度一、基本工作原理锁相环是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路。
它的基本原理是利用相位误差去消除频率误差，所以当电路达到平衡状态时，虽然有剩余相位误差存在，但频率误差可以降低到零，从而实现无频率误差的频率跟踪和相位跟踪。
1、环路的基本构成锁相环是一个相位负反馈控制系统。
主要由鉴相器（PD ）、环路滤波器（LF ）和电压控制振荡器（VCO ）三个基本部件组成，如下图所示：鉴相器是相位比较器，它把输出信号)(t u o 和参考信号)(t u r 的相位进行比较，产生对应于两信号相位差的误差电压)(t u d 。
环路滤波器的作用是滤除误差电压)(t u d 中的高频成分和噪声，以保证环路所要求的性能，提高系统的稳定性。
压控振荡器受控制电压)(t u c 控制，频率向参考信号的频率靠近，于是两者频率之差越来越小，直至频差消除而被锁定。
2、建立鉴相器、环路滤波器和压控振荡器的数学模型 ➢ 鉴相器鉴相器（PD ）又称为相位比较器，它是用来比较两个输入信号之间的相位差)(t e 。
按鉴相特性来分，鉴相器可分为正弦型、三角型和锯齿型等，常用来分析的是正弦鉴相器，可用模拟乘法器与低通滤波器构成。
)(t u i )(t)(t u o图2 正弦鉴相其模型图1 锁相环的基本组成其数学模型为：) )(t o图3 鉴相器的数学模型➢ 环路滤波器环路滤波器（LF ）是一个线性低通滤波器，用来滤除误差电压)(t u d 中的高频分量和噪声，更重要的是它对环路参数调整起到决定性的作用。
常用的有：RC 积分滤波器 无源比例积分滤波器* 有源比例积分滤波器 ➢ 压控振荡器压控振荡器（VCO ）是一个电压－频率的变换器，在环路中作为被控振荡器，它的振荡频率应随输入控制电压)(t u c 线性的变化，即)()(00t u K t c v +=ωω其中，)(t v ω是VCO 的瞬时角频率，0K 是线性特性斜率，又称压控灵敏度或增益系数。
锁相环的作用是什么
锁相环的作用是什么
锁相环的作用是什么
锁相环是指一种电路或者模块，它用于在通信的接收机中，其作用是对接收到的信号进行处理，并从其中提取某个时钟的相位信息。
或者说，对于接收到的信号，仿制一个时钟信号，使得这两个信号从某种角度来看是同步的（或者说，相干的）。
由于锁定情形下（即完成捕捉后），该仿制的时钟信号相对于接收到的信号中的时钟信号具有一定的相差，所以很形象地称其为锁相器。
而一般情形下，这种锁相环的三个组成部分和相应的运作机理是：1鉴相器：用于判断锁相器所输出的时钟信号和接收信号中的时钟的相差的
幅度;2可调相/调频的时钟发生器器：用于根据鉴相器所输出的信号来适当的调节锁相器内部的时钟输出信号的频率或者相位，使得锁相器完成上述的固定相差功能;3环路滤波器：用于对鉴相器的输出信号进行滤波和平滑，大多数情形下是一个低通滤波器，用于滤除由于数据的变化和其他不稳定因素对整个模块的影响。
从上可以看出，大致有如下框图：┌─────┐┌─────┐┌───────┐→─┤鉴相器├─→─┤环路滤波器├─→─┤受控时钟发生器├→┬─→└──┬──┘└─────┘└───────┘│
↑??↓└──────────────────────────┘可见，是一个负反馈环路结构，所以一般称为锁相环（）锁相环有很多种类，可以是数字的也可以是模拟的也可以是混合的，可以用于恢复载波也可以用于恢复基带信号时钟。
集成锁相环应用实验
可调整fo，但因其变化范围小，只适用于工作 频率高的调整。 b.在CT 两端并联上电阻R和电源电压EA组成微 调电路，连接方法如图13所示。
图13.微调fo电路图如下：
锁相环应用 1. 利用锁相环实现鉴频： 对调频信号的解调，可采用普通鉴频器和锁 相 鉴频器。若用锁相鉴频器，可得到一些鉴频门 限上的改善，因此它很适用于对微弱调频信号 的解调。两种鉴频器性能比较见图14，鉴频原 理框图见图15。
良好的窄带滤波特性
图16.频率合成原理图如下：
PD
fr
LF
Ud
VCO
Uc
鉴相器
环路 滤波器
压控 振荡器
fo
fo'
N 图6 锁相频率合成组成框图
Fo=N*fr
图7. CD4046原理图如下：
图1.用CD4046构成的十分频电路
2.基本命题
①VCO特性的测量 测 试 电 路 见 图 2 ， 测 VCO 的 fo ～ Uc 关 系 ， UC 从 0V～5V变化，间隔1V，对应测量VCO的输出频率， 列表记录并绘成曲线。 正斜率 a：R2＝10KΩ 的情况。
实验六.集成锁相环应用实验
锁相环是一个相位误差控制系统，它比较输入信 号和压控振荡器输出的信号之间的相位差，从而 产生误差控制电压来调整压控振荡器的频率，以 达到与输入信号同频，而保持一个稳定相位差。 PLL具有以下特点： 锁定时无剩余频差。 良好的窄带滤波特性。 良好的跟踪特性。 易于集成化。 锁相环使用时可根据不同用途，设计其工作锁定 状态或跟踪状态。
一台; 一台; 一台; 一台; 一台.
锁相环原理及使用
数学模型：
环
环
路
路
滤
滤
波
波
有
有
源
源
滤
滤
波
波
典型的锁相频率源的频谱图，从图中可以看到在 环路带宽的附近有一个明显的峰起(Peaking)， 这是由传递函数的特性决定的。由相位噪声的分 析可知，在环内的相位噪声取决于参考晶振和鉴 相器，环外的相位噪声主要取决于VCO。
相噪＝ 各部分器件的相噪 传递函数
2、另外19款PLL
步进：25kHz，带宽1.5kHz，相位裕量：45°
3、ADF4154小数分频锁相源
fREF＝12.8MHz，带宽8kHz，相位裕量：45°
4、ADF4001参考时钟源 步进：40kHz，VC-TCXO10MHz
环路滤波器
• 在选定参考信号、鉴相器以及VCO 的前提下，那么环路滤波器的设计 对信号的指标就起着关键的作用。 本公司通用的环路滤波器为无源三 阶环，并在滤波器后加一个1μH的 电感以防止其它高频信号的串扰。 环路滤波器利用ADIsimPLL软件， 采用相位裕量设计法，只要给定环 路带宽和相位裕量就能设计环路滤 波器。环路带宽一般取1/10-1/20 fRES，相位裕量30º ,一般取 -60º 45º 。 需要说明的是，不应刻意拔高环路 滤波器的作用。环路带宽和相位裕 量只要在合理的范围之内，它是不 会影响锁定的，但是会对锁定时间、 相噪和杂散造成一定的影响。
•
•
谢谢！欢迎提问。
锁相环原理及使用
• 锁相环(Phase Locked Loop，PLL)是一个 相位负反馈环路，它利用标准的参考信号， 通过改变分频比，从而可以方便地产生一 系列高质量的频率。
• 使用频率最高的一个词： 环路带宽
集成电路锁相环及其应用电路设计.pptx
相位锁定。
wi
wo
wo
1
锁相环路基本组成方框图
第2页/共18页
压控振荡器
压控振荡器是一个电压-频率变换装置,在环路
中 作 为 被 控 振 荡 器 , 它 的 振 荡 频 率 应 随 输 入 控 制 电 ωV(t)
压 Uc(t) 线 性 地 变 化 （ 在 一 定 范 围 内 ） ， 可 用 线 性
without frequency
offset）.
8
固有振荡频率f第v9与页/共R181页,C1的关系
锁相环电路的应用
倍频：
i 鉴相器
i (t )
'
y
yn
环路 滤波器
分频器
÷ｎ
压控 y
振荡器 y (t )
wi
wy n
9
wy nwi
第10页/共18页
锁相环电பைடு நூலகம்的应用
分频：
i 鉴相器
i (t )
方程来表示
即
ωV(t)=ωV + KV Uc(t)
当Uc(t)=0时，VCO的固有振荡频率为ωV 。
ωV
Uc(t)
wi
wo
wo
2
锁相环路基本组成方框图
第3页/共18页
wi
wo
wo
锁相环路基本组成方框图
输入信号和输出信号的相位关系
系统的瞬时相差θe(t)=θ1(t)-θ2(t)
3
第4页/共18页
wi wo
VCO输出频率的高低由低通滤波器输出的平均电压Uc大小决定。VCO的输出 Uo接至相位比较器的一个输入端，外部输入信号Ui与来自VCO的输出信号Uo相 比较，经过相位比较器产生的误差输出电压Ud正比于Ui和Uo两个信号的相位差， 经过低通滤波器滤除高频分量后，得到一个平均值电压Uc。这个平均值电压Uc朝 着减小VCO输出频率和输入频率之差的方向变化，直至VCO输出频率和输入信
简述锁相环的作用
简述锁相环的作用
锁相环是一种激光设备，它可以用来检测、控制和优化光学系统
中的信号。
它可以帮助系统更准确地交互且减少投入的时间。
锁相环
的作用是通过将反馈环的输出与输入进行比较，来实现对光学系统中
相位或幅度的控制。
锁相环通过检测和控制输入输出之间的差别，来
实现对光学系统参数的优化。
锁相环使用一种叫做锁相循环的控制方法，这种方法将受控系统
的输入信号和输出信号相比较，并以正确的时间和强度产生必要的调
制以抵消任何没有按规定的要求运行的信号。
锁相环的反馈循环可以
调节其他传感器波形的频率，因此使得信号准确地和实时地响应。
锁相环的例子之一是波前控制，也就是说在激光器发出的激光光
束通过光路之前，锁相环允许在光学系统中进行可控的相位调整。
此外，它也可以用来控制激光束强度，以避免对加工表面造成损伤。
最后，锁相环可用于所有类型的激光系统，包括单模光纤激光器、多模激光器、超快激光器、等离子体辅助激光器等，因此它可用于各
种应用，比如激光切割、激光焊接、激光打印等。
总之，锁相环可以
帮助系统更准确地响应，更有效地工作，并最大限度地减少成本耗费
时间。
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直流恢复电路： 14 端外接大的滤 波电容，输出稳定 直流电压，锁定时， 输出电压正比于输出频率与 VCO 固有频率之差。 施密特触发器：用作 FSK 解调。
二、L562 内部电路
T1 ~ T9 双差分 乘积型鉴 相器
T17 ~ T29 射 极 耦合多谐 振荡器
T14 放 大器 A1
T15 跟 随器 A2 T30 ~ 放大
锁相混频电路特别适宜于 L >> I 的场合。
三、锁相频率合成器
1．吞脉冲频率合成器 在保持频率间隔为 fi 的前提下提高输出频率。 双模分频器： P 和 (P + 1)分频模式
主计数器： N
辅助计数器： A N>A 模式控制： 1 ( P + 1)
0P
计数周期开始
模控电路(1) 同时计数(0)
d o ( t ) o ( t ) Ao v c ( t ) dt s o ( s ) AoVc ( s )
设输入调频波为单音调制 i(t) mcos t
i (t ) sin t cos t 2 m im ( j ) j
351 NB 397
输出频率范围 35.40 ~ 40.00 MHz 频率间隔 1 kHz
因为 fa NA fi，fB Nb fi
混频器输出频率 (fo fB)
所以
fa fi fo f A + fB + f B ( N A + 100 N B ) 100 100
当 NA 399， NB 397 fo 40 099 kHz
二、锁相接收机
输入信号角频率 为 I + d ，d 是多 卜勒频移。 环路锁定时：I r ，保证中频角频 率不变。
6.3.3 锁相环在频率合成器中的应用
一、概述
频率合成技术是利用一个或多个高稳定晶体振荡器产 生出一系列等间隔的频率信号的一种技术，这些离散频率 的准确度和稳定度与晶体振荡器相同。
一、典型的集成模拟锁相环
1．SL565 工作频率低于 1 MHz ，可用作 FSK 解调、单音解码、 宽带 FM 解调、倍 频和分频等。 鉴相器： 双平 衡模拟相乘器，可 外部偏置。
VCO ： 积分-施 密 特 电 路 ， VCO 输 出方波。
外接电容 C 和电 阻 R 决定固有振荡角 频率。
低通滤波器：⑦ 端外接电容和内部电 路构成。
m
m
解调电压的复振幅
cm j H ( j ) m H ( j ) m V Ao j Ao
用 L562 组成的调频波锁相解调电路
2．振幅调制信号的同步检波
锁相环路恢复载波信号，VCO 输出电压与载波电压之 间有 /2 的固定相移，经移相 /2 后送入同步检波器。同步 检波可以避免一般包络检波器检波弱信号时门限电平高，检 波效率低与失真大等问题。
A 计满
模控电路(0) N 继续计数
双模分频[(P + 1)]
A、 计数器 N
N 计满
计数周期结束
一个计数周期内的总计脉冲数
Ni = (P + 1)A + P(N A) = PN + A
输出频率 fo = Nt fi = (PN + A) fi
2．多环频率合成器
以三环频率合 成器为例 fi 100 kHz 300 NA 399
当 NA 300， NB 351 fo 35 400 kHz
3．MC145 系列集成频率合成器件
MC145152 与双模分频器 MC3393P 及低通滤波器、 VCO 构成吞脉冲频率合成器。
3．NE564 工作频率最 高 50 MHz ，可 用作调制解调、 FSKM 解 码 、 频 率合成等。 鉴相器：双 平衡模拟相乘器。 VCO ：射极耦 合多谐振荡器，外接电容 C 决定固有振荡角频率。
低通滤波器：④ 和 ⑤ 端外接电容和内部电路构成。
限幅器：差 分电路，接收 FM 和 PSK 信号时， 抑制寄生调幅。
第6章
6.3
反馈控制电路
集成锁相环及其应用
6.3.1 集成锁相环路
6.3.2 锁相环在解调和锁相接收机中的应用 6.3.3 锁相环在频率合成器中的应用
6.3.1 集成锁相环路
按电路结构可分为： 模拟锁相环 数字锁相环(数字鉴相器、数字滤波器、数控振荡器) 按用途可分为： 通用型(鉴相器、VCO 等) 专用型(调频接收机、电视机、通信、仪器、电动机 速度控制等)
2．L562
工作频率最 高 30 MHz，可用 作 FM 解调、频 率合成、数据同 步、信号提取、 跟 踪 滤 波 、 FSK 接收等。 鉴相器：双 平衡模拟相乘器。
VCO ：射极 耦合多谐振荡器， 外接电容 C 决定 固有振荡角频率。
低通滤波器： 13 和 14 端外接 RC 和 内 部 电 路 构成。 限幅器：同步带调节
二、锁相倍频和锁相混频电路
1．锁相倍频电路
环路的反 馈通路中插入 分频器。
环路锁定时
i o
所以
o
N
o = Ni
2．锁相混频电路
环路的反馈通路中插入混频器和中频放大器。 混频器输出电压的角频率：|o L| 环路锁定时： i |o L|
所以 o L I o > L，取 o L + I o < L，取 o 电路
T35 ~ 稳压
6.3.2 锁相环在解调和锁相接收机中的应用
一、锁相解调电路
1．调频波锁相解调电路 锁相解调电路的门限电平比普通鉴频器低。
实现不失真解调 应满足：
环路的捕捉带 > 调频波的最大频偏 环路的带宽 > 调 制信号的频谱宽度
VCO 输 出 为 具 有相同调制规律的调 频波，环路滤波器输 出解调输出电压。 设 VCO 的频率 控制特性是线性的