实验报告一 模拟锁相环模块
模拟锁相环实验报告
模拟锁相环实验报告锁相环（PLL）是一种常见的控制系统，它可以将输入信号的频率和相位与参考信号匹配，从而实现精确的信号同步和频率锁定。
本次实验旨在通过模拟锁相环的实验，了解PLL的基本原理和实现方式，并探究其在频率合成和时钟恢复等应用中的优势和局限性。
一、实验原理1.1 PLL的基本原理PLL由相频比较器、环形控制器、振荡器和分频器等组成。
其基本原理如下：（1）将参考信号和输出信号输入相频比较器，得到误差信号；（2）将误差信号输入环形控制器，控制其输出的控制电压；（3）将控制电压输入振荡器，控制其输出的频率和相位；（4）将振荡器的输出信号通过分频器分频后反馈给相频比较器，形成闭环控制。
通过不断比较和修正，PLL可以使输出信号的频率和相位与参考信号匹配，从而实现锁定。
1.2 实验器材本次实验采用的器材如下：信号发生器、示波器、多路开关、振荡器、计数器等。
1.3 实验步骤（1）将信号发生器产生的正弦波信号作为参考信号，通过示波器观测其频率和相位；（2）将信号发生器产生的方波信号作为输入信号，通过多路开关控制输入信号的频率和幅值；（3）将输入信号和参考信号输入相频比较器，得到误差信号；（4）将误差信号输入环形控制器，控制其输出的控制电压；（5）将控制电压输入振荡器，控制其输出的频率和相位；（6）将振荡器的输出信号通过分频器分频后反馈给相频比较器，形成闭环控制；（7）通过计数器观测输出信号的频率和相位，调整环形控制器的参数，使输出信号与参考信号匹配。
二、实验结果在实验过程中，我们先设置参考信号的频率为1KHz，通过示波器观测其频率和相位，然后将信号发生器产生的方波信号作为输入信号，进行频率和幅值的调节，使其与参考信号匹配。
在调节的过程中，我们观测到输出信号的频率和相位逐渐趋近于参考信号的频率和相位，最终实现了同步锁定。
然后，我们进一步测试了PLL在频率合成和时钟恢复等应用中的性能。
我们将输入信号的频率和幅值进行变化，观测输出信号的变化情况。
实验八 模拟锁相环应用实验
实验八模拟锁相环应用实验一、实验目的1、掌握模拟锁相环的组成及工作原理。
2、学习用集成锁相环构成锁相解调电路。
3、学习用集成锁相环构成锁相倍频电路。
二、锁相环路的基本原理1、锁相环路的基本组成锁相环是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路，但它的基本原理是利用相位误差电压去消除频率误差，所以当电路达到平衡状态之后，虽然有剩余相位误差存在，但频率误差可以降低到零，从而实现无频差的频率跟踪和相位跟踪。
锁相环由三部分组成，如图8-1所示。
图8-1锁相环组成方框图它包含压控振荡器（vco），鉴相器（pd）和环路滤波器（LF）三个基本部件，三者组成一个闭合环路，输入信号为v i（t），输出信号为v o（t），反馈至输入端。
下面逐一说明基本部件的作用。
1）压控振荡器（VCO）VCO是本控制系统的控制对象，被控参数通常是其振荡频率，控制信号为加在VCO上的电压，故称为压控振荡器，也就是一个电压一频率变换器，实际上还有一种电流一频率变换器，但习惯上仍称为压控振荡器。
2）鉴相器（PD）PD是一相位比较装置，用来检测输出信号v o（t）与输入信号v i（t）之间的相位差θe（t），并把θe（t）转化为电压v d（t）输出，v d（t）称为误差电压，通常v d（t）为一直流量或一低频交流量。
3）环路滤波器（LF）LF为一低通滤波电路，其作用是滤除因PD的非线性而在v d（t）中产生的无用的组合频率分量及干扰，产生一个只反映θe（t）大小的控制信号v c（t）。
按照反馈控制原理，如果由于某种原因使VCO的频率发生变化使得与输入频率不相等，这必将使v o（t）与v i（t）的相位差θe（t），发生变化，该相位差经过PD转换成误差电压v d（t），此误差电压经LF滤波后得到v c（t），由v c（t）去改变VCO的振荡频率使趋近于输入信号的频率，最后达到相等。
环路达到最后的这种状态就称为锁定状态，当然由于控制信号正比于相位差，即v d（t）∝θe（t）因此在锁定状态，θe（t）不可能为0，换言之在锁定状态v o（t）与v i（t）仍存在相位差。
锁相环实验报告
锁相环实验报告
《锁相环实验报告》
锁相环是一种常见的控制系统，广泛应用于通信、电力、自动控制等领域。
本
实验旨在通过搭建锁相环系统，验证其在信号同步和抑制噪声方面的性能。
实验设备包括信号发生器、锁相环模块、示波器等。
首先，我们将信号发生器
产生一个正弦波信号作为输入信号，然后将其输入到锁相环模块中。
锁相环模
块通过比较输入信号和反馈信号的相位差，控制其输出信号与输入信号同步。
最后，我们使用示波器观察输入信号、锁相环输出信号和反馈信号的波形，并
分析它们之间的相位关系和噪声抑制效果。
实验结果表明，锁相环系统能够有效地实现输入信号和输出信号的同步，且具
有良好的抑制噪声能力。
当输入信号频率发生变化时，锁相环系统能够迅速跟
随并调整输出信号，保持同步状态。
同时，锁相环系统还能够抑制输入信号中
的噪声，输出信号的波形更加稳定。
通过本次实验，我们深入了解了锁相环系统的工作原理和性能特点，为其在实
际应用中提供了有力的支持。
锁相环系统的同步性能和噪声抑制能力对于通信、电力系统等领域具有重要意义，本实验结果对于相关领域的研究和应用具有一
定的参考价值。
锁相环实验报告
锁相环实验报告锁相环实验报告一、实验目的本次实验的目的是了解锁相环（PLL）的原理和应用，掌握PLL电路的设计和调试方法，以及了解PLL在通信系统中的应用。
二、实验原理1. PLL原理锁相环是一种基于反馈控制的电路，由比例积分环节、相位检测器、低通滤波器和振荡器等组成。
其基本原理是将输入信号与参考信号进行比较，并通过反馈调整振荡频率，使得输入信号与参考信号同步。
2. PLL应用PLL广泛应用于通信系统中，如频率合成器、时钟恢复器、数字调制解调器等。
三、实验设备和材料1. 实验仪器：示波器、函数发生器等。
2. 实验元件：电阻、电容等。
四、实验步骤1. 搭建PLL电路并连接到示波器上。
2. 调节函数发生器输出正弦波作为参考信号，并将其输入到PLL电路中。
同时，在函数发生器上设置另一个正弦波作为输入信号，并将其连接到PLL电路中。
3. 调节PLL参数，包括比例积分系数和低通滤波器截止频率等，使得输入信号与参考信号同步。
4. 观察示波器上的输出波形，记录下PLL参数的取值。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过调节PLL参数，成功实现了输入信号与参考信号的同步，并在示波器上观察到了稳定的输出波形。
记录下了PLL参数的取值，如比例积分系数和低通滤波器截止频率等。
2. 实验分析通过本次实验，我们深入了解了锁相环的原理和应用，并掌握了PLL电路的设计和调试方法。
同时，我们也了解到PLL在通信系统中的重要作用，如时钟恢复、数字调制解调等。
六、实验结论本次实验成功地实现了输入信号与参考信号的同步，并掌握了PLL电路的设计和调试方法。
同时也加深对于PLL在通信系统中应用的认识。
七、实验注意事项1. 在搭建电路时应注意接线正确性。
2. 在调节PLL参数时应注意逐步调整，避免过度调整导致系统失控。
3. 在观察示波器输出波形时应注意放大倍数和时间基准设置。
锁相实验报告
实验一集成压控振荡器构成的频率调制器1.1 实验目的1.进一步了解压控振荡器和用它构成频率调制的原理2.掌握集成电路频率调制器的工作原理。
1.2 预习要求1.查阅有关集成电路压控振荡器资料。
2.认真阅读指导书，了解566(VCO的单片集成电路)的内部电路及原理。
3.搞清566外接元件的作用。
4、弄懂实验原理与实验步骤。
5、写好预习报告。
1.3 实验仪器设备1. 双踪示波器，≥60MHz，1台，可用一般示波器。
2. 频率计，测量范围≥10MHz，分辨率≤1Hz，1台（也可使用示波器）。
3. 高频信号发生器，≥60MHz，1台。
4. 电容表，测量范围10pF~1µF。
5. 万用表，MF-47或其他，1块（也可使用示波器）。
6. 实验电路板及相应元器件，按电路图配置，1套。
1.4 实验原理1、566(VCO的单片集成电路)的电路组成及工作原理566采用的是积分施密特触发器型的压控振荡器，其原理电路如图15.6.1所示，电路由恒流源控制电路(I O)、积分器(T1、T2、T3、D1、D2、C T) 和施密特触发器三部分组成。
施密特触发器的输入输出信号关系如图15.6.2所示。
E C施密特触发器的正向触发电平定义为U SP ，反向触发电平定义为U SM ，当电容C T 充电使其电压上升至U SP ，此时施密特触发器翻转，输出为高电平，从而使内部的控制电压形成电路的输出电压，该电压u 0为高电平；当电容C T 放电时，其电压下降，降至U SM 时施密特触发器再次翻转，输出为低电平从而使u 0也变为低电平。
用u 0的高、低电平控制三极管T 3的通断，也控制了二极管D 1、D 2即S 1和S 2两开关的）闭合与断开。
u 0为低电平时T 3截止，T 1、T 2也截止，二极管D 1截止，D 2加正端高电位，负极低电位导通，这时I 0全部给电容C T 充电，使电容上的电位上升，由于I 0为恒流源，电容电位线性斜升，升至U SP 时u 0跳变为高电平，u 0高电平时控制T 3、T 1、T 2导通，T 1的集电极为低电位，T 2的集电极也是充放电电容电位为高电位，此时D 1导通，D 2截止，恒流源I 0全部流经D 1、T 1到T 3入地，因T 2与T 1同时导通，当两管参数对称时，I B1=I B2，I C1=I C2=I 0，T 2的电流由C T 放电电流提供，因此电容电位线性斜降，降至U SM 时u 0跳变为低电平，如此周而复始循环下去。
模拟锁相环实验实验报告参考模板
实验十四模拟锁相环实验一、实验目的1、了解用锁相环构成的调频波解调原理。
2、学习用集成锁相环构成的锁相解调电路。
二、实验内容1、掌握锁相环锁相原理。
2、掌握同步带和捕捉带的测量。
三、实验仪器1、1号模块 1块2、6号模块 1块3、5号模块 1块4、双踪示波器 1台四、锁相环的构成及工作原理1、锁相环路的基本组成锁相环由三部分组成，如图14-1所示，它由相位比较器PD、低通滤波器LF、压控振荡器VCO三个部分组成一个闭合环路，输入信号为V i(t),输出信号为V0(t),反馈至输入端。
下面逐一说明基本部件的作用。
图14-1 锁相环组成框图一、压控振荡器（VCO）VCO是本控制系统的控制对象，被控参数通常是其振荡频率，控制信号为加在VCO上的电压，故称为压控振荡器，也就是一个电压－频率变换器，实际上还有一种电流－频率变换器，但习惯上仍称为压控振荡器。
二、鉴相器（PD ）PD 是一个相位比较装置，用来检测输出信号V 0(t)与输入信号V i (t)之间的相位差θe (t)，并把θe (t)转化为电压V d (t)输出，V d (t)称为误差电压，通常V d (t)作为一直流分量或一低频交流量。
三、环路滤波器（LF ）LF 作为一低通滤波电路，其作用是滤除因PD 的非线性而在V d (t)中产生的无用的组合频率分量及干扰，产生一个只反映θe (t)大小的控制信号V e (t)。
按照反馈控制原理，如果由于某种原因使VCO 的频率发生变化使得与输入频率不相等，这必将使V 0(t)与V i (t)的相位差θe (t)发生变化，该相位差经过PD 转换成误差电压V d (t)，此误差电压经LF 滤波后得到V c (t)，由V c (t)去改变VCO 的振荡频率使趋近于输入信号的频率，最后达到相等。
环路达到最后的这种状态就称为锁定状态，当然由于控制信号正比于相位差，即)()(t t V e d θ∝因此在锁定状态，θe (t)不可能为零，换言之在锁定状态V 0(t)与V i (t)仍存在相位差。
Systemviem仿真数字锁相环试验说明 一 试验要求： 1 用systemview
Systemviem 仿真数字锁相环试验说明一. 试验要求：1. 用systemview 设计并仿真一个完整的数字锁相环电路。
2. 试验条件设定信号速率 10Hz系统采样时钟设定：100Hz 2. 要求：捕捉时间（即达到锁定状态所需时间）< 1s 同步之后的抖动每秒钟小于1次 频率的捕捉范围在正负0.5Hz 相位的捕捉范围不小于2/π±同步后的相位偏差小于5/π±，即1/10周期的最大偏差范围 3. 实验报告要求写出设计思路和电路图，给出简短说明（即证明为什么你所设计的锁相环可以进行捕获和跟踪）。
对试验结果进行分析，成功和不成功的因素，为什么。
希望写出对本次试验的意见和改进建议。
或者有好的试验或电路的设计思路，都可以写在实验报告中，作为我们今后工作的参考。
对于作者将考虑适当的加分。
谢谢大家。
二. 试验注意事项1. 在实验之前先进行逻辑的设计，仿真只是一种验证设计正确与否的手段，重点还在于人的因素—设计。
2. 试验前注意将试验中可能用到的基本元件做出规划，参考下面的说明加以熟悉。
3. 试验后将试验结果保存并且完成试验报告4. 尽量独立完成仿真试验。
三. 试验中用到的systemview 元件的简要参考以下是一些在实验中可能用到的元件的简要说明，方便大家查找和使用。
1. 信号发生元件库以下元件位于source 库中脉冲串：可以用来产生周期性方波伪随机序列发生器可以产生随机码，用来进解码的时候清除的判定是否正确解码，或是在扩频通信的仿真中用来产生PN码。
2. 算子库该元件库中有最多的常用器件，如：各种滤波器，积分器，微分器，增益放大器，各种逻辑控制。
采样控制器。
FFT变换等等。
我们一般的仿真所需的大部分功能器件在其中都可以找到。
采样器：该器件的作用是完成模拟信号到数字信号的变换中的采样部分的功能。
可以方便的设定采样率和输出形式。
逻辑异或：是这次试验鉴相器部分必须的基本器件，功能与一般的数字逻辑设计中的逻辑异或器件没有区别积分器：在通讯仿真库和算子库中都有积分器。
实验八 模拟锁相环应用实验
实验八模拟锁相环应用实验一、实验目的1、掌握模拟锁相环的组成及工作原理。
2、学习用集成锁相环构成锁相解调电路。
3、学习用集成锁相环构成锁相倍频电路。
二、锁相环路的基本原理1、锁相环路的基本组成锁相环是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路，但它的基本原理是利用相位误差电压去消除频率误差，所以当电路达到平衡状态之后，虽然有剩余相位误差存在，但频率误差可以降低到零，从而实现无频差的频率跟踪和相位跟踪。
锁相环由三部分组成，如图8-1所示。
图8-1 锁相环组成方框图它包含压控振荡器（vco），鉴相器（pd）和环路滤波器（LF）三个基本部件，三者组成一个闭合环路，输入信号为v i（t），输出信号为v o（t），反馈至输入端。
下面逐一说明基本部件的作用。
1）压控振荡器（VCO）VCO是本控制系统的控制对象，被控参数通常是其振荡频率，控制信号为加在VCO上的电压，故称为压控振荡器，也就是一个电压一频率变换器，实际上还有一种电流一频率变换器，但习惯上仍称为压控振荡器。
2）鉴相器（PD）PD是一相位比较装置，用来检测输出信号v o（t）与输入信号v i（t）之间的相位差θe（t），并把θe（t）转化为电压v d（t）输出，v d（t）称为误差电压，通常v d（t）为一直流量或一低频交流量。
3）环路滤波器（LF）LF为一低通滤波电路，其作用是滤除因PD的非线性而在v d（t）中产生的无用的组合频率分量及干扰，产生一个只反映θe（t）大小的控制信号v c（t）。
按照反馈控制原理，如果由于某种原因使VCO的频率发生变化使得与输入频率不相等，这必将使v o（t）与v i（t）的相位差θe（t），发生变化，该相位差经过PD转换成误差电压v d（t），此误差电压经LF滤波后得到v c（t），由v c（t）去改变VCO的振荡频率使趋近于输入信号的频率，最后达到相等。
环路达到最后的这种状态就称为锁定状态，当然由于控制信号正比于相位差，即v d（t）∝θe（t）因此在锁定状态，θe（t）不可能为0，换言之在锁定状态v o（t）与v i（t）仍存在相位差。
锁相环应用电路仿真
高频电子线路实训报告锁相环路仿真设计专业学生姓名学号2015 年 6 月24日锁相环应用电路仿真锁相环是一种自动相位控制系统，广泛应用于通信、雷达、导航以及各种测量仪器中。
锁相环及其应用电路是“通信电子电路”课程教学中的重点容，但比较抽象，还涉及到新的概念和复杂的数学分析。
因此无论是教师授课还是学生理解都比较困难。
为此，我们将基于Multisim的锁相环应用仿真电路引入课堂教学和课后实验。
实践证明，这些仿真电路可以帮助学生对相关容的理解，并为进行系统设计工作打下良好的基础。
锁相环的应用电路很多，这里介绍锁相环调频、鉴频及锁相接收机的Multisim仿真电路。
1.锁相环的仿真模型首先在Multisim软件中构造锁相环的仿真模型(图1)。
基本的锁相环由鉴相器(PD)、环路滤波器(I P)和压控振荡器(VCO)三个部分组成。
图中，鉴相器由模拟乘法器A 实现，压控振荡器为V3，环路滤波器由R1、C1构成。
环路滤波器的输出通过R2、R3串联分压后加到压控振荡器的输入端，直流电源V2用来调整压控振荡器的中心频率。
仿真模型中，增加R2、R3及的目的就是为了便于调整压控振荡器的中心频率。
图1 锁相环的仿真模型2.锁相接收机的仿真电路直接调频电路的振荡器中心频率稳定度较低，而采用晶体振荡器的调频电路，其调频围又太窄。
采用锁相环的调频器可以解决这个矛盾。
其结构原理如图2所示。
图2 锁相环调频电路的原理框图实现锁相调频的条件是调制信号的频谱要处于低通滤波器通带之外，也就是说，锁相环路只对慢变化的频率偏移有响应，使压控振荡器的中心频率锁定在稳定度很高的晶振频率上。
而随着输人调制信号的变化，振荡频率可以发生很大偏移。
图3 锁相环调频的仿真电路根据图2建立的仿真电路如图3所示。
图中，设置压控振荡器V1在控制电压为0时，输出频率为0；控制电压为5V时，输出频率为50kHz。
这样，实际上就选定了压控振荡器的中心频率为25kHz，为此设定直流电压V3为2.5V。
实验八-模拟锁相环应用实验
实验报告数值大小不同，环路的工作情况也不同。
若1w ∆较小，处于环路滤波器的通频带内，则差拍误差电压()e u t 能顺利通过环路滤波器加到VCO 上，控制VCO 的振荡频率，使其随差拍电压的变化而变化，所以VCO 输出是一个调频波，即()y w t 将在yo w 上下摆动。
由于1w ∆较小，所以()y w t 很容易摆动到i w ，环路进入锁定状态，鉴相器将输出一个与稳态相位差对应的直流电压，维持环路动态平衡。
若瞬时角频差1w ∆数值较大，则差拍电压()e u t 的频率较高，它的幅度在经过环路滤波器时可能受到一些衰减，这样VCO 的输出振荡角频率()y w t 上下摆动的范围也将减小一些，故需要多次摆动才能靠近输入角频率()i w t ，即捕捉过程需要许多个差拍周期才能完成，因此捕捉时间较长，若1w ∆太大，将无法捕捉到，环路一直处于失锁状态。
能够由失锁进入锁定所允许的最大固有角频差1m w ∆的两倍称为环路的捕捉带。
3、集成锁相环NE564介绍及应用（1）在本实验中，所使用的锁相环为NE564（国产型号为L564）是一种工作频率可高达50MHz 的超高频集成锁相环。
'其内部框图和脚管定义如图8-2。
其内部电路原理图如图8-3。
ａ、在图8-2（a ）中，A1（LIMITER ）为限幅放大器，它主要由原理图中的Q1～Q5及Q8，Q7组成。
Q1～Q5组成PNP ，NPN 互补的共集—共射组合差分放大器，由于Q2，Q3负载并联有肖特基二极管D1，D2，故其双端输出电压被限幅在20.3~0.4D V v =左右。
因此可有效消除FM 信号输入时，干扰所产生的寄生调幅。
Q7，Q8为射极输出差放，以作缓冲，其输出信号送鉴相器。
(a)NE564内部框图(b)NE564管脚分布图图8-2 锁相环内部框图和引脚图ｂ、鉴相PD （PHASE COMPARATOR ）采用普通双差分模拟相乘器，由压控振荡器反馈过来的信号从外部由③端输入。
锁相实验报告
电子信息工程综合实验姓名吴冰清学号 0704210246学院电光学院指导老师谭文实验一虚拟仪器综合使用实验一、实验目的学习掌握虚拟仪器DSO-2902示波器/逻辑分析仪和PC-LAB20000任意波形信号源的功能及使用方法，达到熟练运用程度。
二、实验仪器1．DSO-2902示波器/逻辑分析仪一台2．PC-LAB20000任意波形信号源一台3．普通示波器/信号源各一台4．微机一台5．微机专用直流电源一台三、实验内容1．了解DSO-2902示波器/逻辑分析仪基本配置。
2．学习硬件及其软件的安装。
3．掌握DSO-2902示波器/逻辑分析仪和PC-LAB20000任意波形信号源的使用方法。
四、实验结果1．用DSO-2902示波器观察、测试、存储各种信号的波形、幅度、频率。
1）各波形参数特征波形正弦波方波三角波单脉冲串锯齿波标准信号参数频率/Hz 1.5k 500 200k 40k 10 峰峰值V pp/V 1 5 8 3 2.5 直流偏压/V0 2 -1.5 3.5 0测量条件探头比率1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 采样频率/Hz500K 100k 10M 2M 10k X轴灵敏度/us500 500 2.5 25 25k Y轴灵敏度/V0.5 1 1 1 1 耦合方式DC DC DC DC DC测得数据频率/Hz 1.504k 500 200 40 10 峰峰值/V0.98 4.96 7.52 2.92 2.4 直流偏压/V0 2 -1.2 3.44 -0.042）各波形波形图正弦波：图1.正弦波信号源图2.正弦波波形图3.方波信号源图4.方波波形图5.三角波信号源图6.三角波波形图7.单脉冲串信号源图8.单脉冲串波形图9.锯齿波信号源图10.锯齿波波形2．用DSO-2902示波器FFT功能观察各种信号的频谱1) 各波形频谱信号参数频率峰峰值正弦波200kHz8V图11.正弦波信号图12.正弦波频谱（功率谱）信号参数频率峰峰值方波200kHz 8V图13.方波信号图14.方波频谱（功率谱）信号参数频率峰峰值三角波200KHz 8V图15.三角波信号图16.三角波频谱（功率谱）频率峰峰值单脉冲10Hz 2.5V图17.单脉冲串信号图18.单脉冲频谱（幅度谱）频率峰峰值锯齿波10Hz 2.5V图19.锯齿波信号图20.锯齿波频谱（幅度谱）实验二 DDS 信号发生器一、实验目的1. 学习掌握DDS 信号源的原理设计；2. 了解专用AD9850 集成电路芯片功能，用专用芯片设计DDS 信号源；3. 学习掌握一种单片机的编程技巧与单片机的外围电路设置，实现与专用芯片的对接。
实验1 锁相环跟踪特性的测量实验
2、观察锁相环锁定，跟踪，失锁和再同步过程 、观察锁相环锁定，跟踪， 首先使输出信号锁定在800KHz，用示波器的探 头 分 别 测 试 输 入 信 号 （ IN31 ） 和 分 频 后 的 信 号 （TT32），示波器上同时显示两处的波形，TT32的 波形为方波。 (1) 先增大输入信号频率fR观察示波器上两波形，开始 时，两波形同步移动，此时处在同步跟踪状态。fR 增加到一定值时，只有输入信号fR（正弦波）在移 动。此时，处于失锁状态。 (2) 再减小fR直至进入锁定状态（两波同步移动）。再 增大fR值直至失锁。
三、实验仪器
1、高频电子线路实验箱 （锁相环频率合成 器模块）； 2、60MHz双踪模拟示波器。
四、实验原理
1、锁相环路的基本组成； 2、锁相环路的跟踪过程和捕获过程； 3、集成锁相环NE564原理与应用。
1、锁相环路的基本组成 、
图1 锁相环路的基本构成
2、锁相环路的跟踪过程和捕获过程 、
1）环路的跟踪过程 ） 在环路锁定之后，若输入信号频率发生变化， 产生了瞬时频差，从而使瞬时相位差发生变化， 则环路将及时调节误差电压去控制VCO，使VCO 输出信号频率随之变化，即产生新的控制频差， VCO输出频率及时跟踪输入信号频率，当控制频 差等于固有频差时，瞬时频差再次为零，继续维 持锁定，这就是跟踪过程，在锁定后能够继续维 持锁定所允许的最大固有角频差的两倍称为同步 带。
六、实验报告
一、实验目的 二、实验内容 二、实验仪器 四、实验原理
1、锁相环路的基本组成； 2、锁相环路的跟踪过程和捕获过程； 3、集成锁相环NE564原理与应用。
五、实验步骤 六、实验结果（同步带与捕获带） 实验结果（同步带与捕获带）
登记实验记录本 下周交号加到锁相环路的输入端开始，一 直到环路达到锁定的全过程，称为捕获过程。输 入信号频率ωi 一般与被控振荡器自由振荡频率ωo 不同，即两者之差∆ωo≠0。若没有相位跟踪系统 的作用，两信号之间相差
第一部分 锁相环实验
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锁定检测信号观测
实验步骤：
将KP01设置在2_3位置，用函数信号发生器产生 一个256KHz的TTL信号送入J007，观测锁定检测点 TPP07的波形。调整函数信号发生器输出频率使环路 失锁和锁定，记录TPP07点的波形变化。
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同步带测量
实验步骤
1.用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入 J007。测量J007、TPP04的相位关系，用J007同 步；正常时环路锁定，该两信号应为同步。 2. 缓慢增加函数信号发生器输出频率，直至J007、 TPP04两点波形失步，记录下失步前的频率。 3.调整函数信号发生器频率为256KHz，使环路锁定。 缓慢降低函数信号发生器输出频率，直至 J007\TPP04两点波形失步，记录下失步前的频 率。 4. 计算同步带。 返回
跳 线 器
TPP02 UP03A
放 大 器
TPP03 UP04 分频器
64KHz UP01
在记数状态（频率计）参见 右图模拟锁相环模块的框图 测量各频率。记录测量结果 计算分频比。
UP03B 带通 滤波器 f0=256KHz 64KHz TPP05
HDB3 TEST
÷4
环路 滤波器 UP02 分频器
返回
÷8
VCO
512KHz 图 2.1.1 模拟锁相环组成框图
TPP04
TPP07
TPP06
返回
环路锁定过程观测
实验步骤：
用函数信号发生器从J007送入一256KHz的TTL 方波信号。观测TPP03、TPP05的相位关系，并用 TPP03同步；反复断开和接入测试信号，让锁相环进 行重新锁定状态。此时，观察它们的变化过程（锁相 过程）。
2.数字锁相环的相位抖动特性 测量 3.数字锁相环锁定频率测量和 分频比计算 4.数字锁相环锁定过程观测 5.数字锁相环同步带测量 6.数字锁相环捕捉带测量 7.调整信号脉冲观测
锁相环Simulink仿真模型
锁相环学习总结通过这段的学习，我对锁相环的一些基本概念、结构构成、工作原理、主要参数以及simulink 搭建仿真模型有了较清晰的把握与理解，同时，在仿真中也出现了一些实际问题，下面我将对这段学习中对锁相环的认识和理解、设计思路以及中间所遇到的问题作一下总结：1. 概述锁相环（PLL ）是实现两个信号相位同步的自动控制系统，组成锁相环的基本部件有检相器（PD ）、环路滤波器（LF ）、压控振荡器（VCO ），其结构图如下所示：2. 锁相环的基本概念和重要参数指标锁相是相位锁定的简称，表示两个信号之间相位同步。
若两正弦信号如下所示：相位同步是指两个信号频率相等，相差为一固定值。
)(sin )sin()()(sin )sin()('t U t U t u t U t U t u o o o o o i i i i i θθωθθω=+==+=当i ω=o ω，两个信号之间的相位差 为一固定值，不 随时间变化而变化，称两信号相位同步。
当i ω≠o ω，两个信号的相位差 ，不论i θ是否等于o θ，只要时间有变化，那么相位差就会随时间变化而变化，称此时两信号不同步。
若这两个信号分别为锁相环的输入和输出，则此时环路出于失锁状态。
当环路工作时，且输入与输出信号频差在捕获带范围之内，通过环路的反馈控制，输出信号的瞬时角频率)(t v ω便由o ω向i ω方向变化，总会有一个时刻使得i ω=o ω，相位差等于0或一个非常小的常数，那么此时称为相位锁定，环路处于锁定状态。
若达到锁定状态后，输入信号频率变化，通过环路控制，输出信号也继续变化并向输入信号频率靠近，相位差保持在一个固定的常数之内，则称环路此时为跟踪状态。
锁定状态可以认为是静态的相位同步，而跟踪状态则为动态的相位同步。
环路从失锁进入到锁定状态称为捕获状态。
其他几个环路工作时的重要概念：快捕带：能使环路快捕入锁的最大频差称为环路的快捕带，记为L ω∆，两倍的快捕带为快捕范围。
锁相环仿真报告
ωn =
2 BL ； 1 ζ+ 4ζ
τ1 =
Kd Kr
ω
2 n
；
τ2 =
2ζ
ωn
。
2． 仿真分析(使用 Matlab 中的 Simulink)
（1） 仿真参数 3 给定 ζ=0.707，Kd=4V/rad，Kr=24π×10 rad/(V·S)，BL=10Hz，计算得 ωn=19rad/s， τ1=848s，τ2=0.075s，环路滤波器传递函数
0
0.1
0.2
0.3
1/ 2
τ ⎛ Kd Kr ⎞ ⎟ ， ζ = ωn = 2 ⎜ ⎟ 2 2⎜ ⎝ τ1 ⎠ τ2
1/ 2
它是传递函数的幅频曲线的最高点对应的频率； ζ 为环路阻尼系数， ωn 为自然谐振频率， 它表示了传递函数幅频响应最大值的衰减程度，该值越大，传递函数幅频曲线最高点越小。 环路噪声带宽 BL 可用 ωn 和 ζ 来表示
BL =
ωn
2
(ζ +
1 ) 4ζ
环路噪声带宽是幅频响应下降到 3dB 时的频宽。
二． 锁相环的锁定过程分析
1． 环路捕获过程的几种情况
① 快捕过程
3
起始频差很小，即输入输出的相差 θe(t)动态变化频率很小，使得 Z(t)的变化不超过一个 周期时环路就进入锁定状态。此时 θe(t)的变化不超过 2π，这种捕获过程称为快捕过程。 快捕带：使得 θe(t)在 2π 之内环路就进入锁定的最大起始频差。 ② 频率牵引的捕捉过程 随着起始频差增大， 相位误差 θe(t)的频率增大， 则误差电压信号 ε(t)频率增大， 此时 ε(t) 通过环路滤波器(低通)有衰减。如果衰减后的误差信号不至于使 Z(t)接近于 0，而是对压控 振荡器(VCO)还是有一定的控制作用，则 VCO 输出频率会逐渐向着输入频率靠近，这就使 得误差信号 ε(t)的频率得到降低，通过环路滤波器的衰减变弱，Z(t)变大，对 VCO 的控制作 用逐渐变大，直到最后进入锁定过程。 捕捉带：可以通过频率牵引过程使环路进入锁定状态的最大起始频差。 ③ 环路无法锁定情况 当起始频差很大，使得误差信号 ε(t)不能通过环路滤波器，Z(t)接近于 0，不能对 VCO 进行电压控制，则 VCO 的输出频率和相位不发生变化，环路不能锁定。
模拟锁相环实验注意事项
模拟锁相环实验注意事项
在进行模拟锁相环实验时，有几个注意事项需要注意：
1. 实验环境：确保实验环境稳定，避免干扰源的干扰。
可以将实验室内的干扰源降到最低，例如关闭电视、关闭电脑风扇等。
2. 确保电源稳定：使用稳定的电源为实验提供电力。
对于模拟锁相环实验中的电源，可以使用准确稳定的直流电源，以避免电源的波动对实验结果的影响。
3. 连接正确的信号源：将正确的信号源与锁相环电路连接。
确保信号源的输出与锁相环电路的输入匹配，并使用合适的信号线来连接它们。
4. 设置合适的参考信号频率：根据实验目的，选择适当的参考信号频率。
参考信号频率应该与待测信号频率相匹配，以获得最佳的锁定效果。
5. 调整参数：对于模拟锁相环电路，可能需要调整一些参数，如放大倍数、相位偏移、环路滤波器等。
根据实验需求，逐步调整这些参数，以获得最佳的实验结果。
6. 观察实验结果：在实验过程中，及时观察实验结果。
可以使用示波器等仪器来监测锁相环电路的输出信号，以确保实验正常进行。
请注意，以上只是一般的注意事项，具体的实验操作和注意事项会根据具体的锁相环实验设备和实验目的而有所不同。
建议在实验前详细阅读设备的使用说明书，并遵循相关安全操作规程。
锁相实验指导内容
实验一 锁相环单元实验一、实验目的1、掌握通用单片集成锁相环LM565的工作原理和应用。
2、了解锁相环LM565参数的计算方法。
二、实验仪器1、EE1642B 型函数信号发生器/计数器 1台2、6504双踪示波器 1台 ３ 锁相技术实验箱三、实验原理和电路说明1、芯片简介LM565是一块工作频率低于1MHz 的通用单片集成锁相环路，其组成方框图如图1-1图1-1 LM565CN 方框图荡器和放大器三部分。
鉴相器为双平衡模拟相乘电路，压控振荡器为积分—施密特电路。
输入信号加在2、3端，7 端外接电容器C 与放大器的集电极电阻R （典型值为3.6K ）组成环路滤波器。
由7端输出的误差电压在内部直接加到压控振荡器的控制端。
6端提供了一个参考电压，其标称值与7端相同。
6、7端可以一起作为后接差动放大器的偏置。
压控振荡器的定¸¸¸¸¸¸¸¸VCO¸¸¸·¸¸¸¸¸¸¸¸¸÷¸¸图1-2 LM565CN 引脚图时电阻T R 接在8端，定时电容T C 接在9端，振荡信号从4端输出。
压控振荡器的输出端4与鉴相器反馈输入端5是断开的，允许插入分频器来做频率合成器。
对LM565而言，压控振荡器振荡频率可近似表示为：TT C R f 42.1≈压控灵敏度为 ：C E f K 500=式中C E 是电源电压（双向馈电时则为总电压）。
鉴相灵敏度为：π4.1=d K放大器增益为 ：4.1=ALM565工作频率范围为0.001Hz~500KHz ，电源电压为±6~±12V ，鉴频失真低于0.2%，最大锁定范围为±60%f ，输入电阻为10K ，典型工作电流为8mA 。
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模拟锁相环模块
信息工程学院08级电子班安艳芳0839107
一、实验目的
1、熟悉模拟锁相环的基本工作原理
2、掌握模拟字锁相环的基本参数及设计
二、实验仪器
JH5001通信原理综合实验系统（一台）、20MHz双踪示波器（一台）、函数信号发生器（一台）
三、实验原理和电路说明
锁相的重要性：在电信网中，同步是一个十分重要的概念。
其最终目的使本地终端时钟源锁定在另一个参考时钟源上。
同步的技术基础是锁相，因而锁相技术是通信中最重要的技术之一在系统工作中模拟锁相环将接收端的256KHz时钟锁在发端的256KHz的时钟上，来获得系统的同步时钟，如HDB3接收的同步时钟及后续电路同步时钟。
该模块主要由模拟锁相环UP01（MC4046）、数字分频器UP02（74LS161）、D触发器UP04（74LS74）、环路滤波器和由运放UP03（TEL2702）及阻容器件构成的输入带通滤波器（中心频率：256KHz）组成。
因来自发端信道的HDB3码为归零码，归零码中含有256KHz时钟分量，经UP03B构成中心频率为256KHz 有源带通滤波器后，滤出256KHz时钟信号，该信号再通过UP03A放大，然后经UP04A和UP04B两个除二分频器（共四分频）变为64KHz信号，进入UP01鉴相输入A脚；VCO输出的512KHz输出信号经UP02进行八分频变为64KHz信号，送入UP01的鉴相输入B脚。
经UP01内部鉴相器鉴相之后的误差控制信号经环路滤波器滤波送入UP01的压控振荡器输入端；WP01可以改变模拟锁相环的环路参数。
正常时，VCO 锁定在外来的256KHz频率上。
模拟锁相环模块各跳线开关功能如下：
1、跳线开关KP01用于选择UP01的鉴相输出。
当KP01设置于1_2时（左端），环路锁定时TPP03、
TPP05输出信号将存在一定相差；当KP01设置于2_3时（右端），选择三态门鉴相输出，环路锁定时TPP03、TPP05输出信号将不存在相差。
2、跳线开关KP021是用于选择输入锁相信号：当KP021置于1_2时，输入信号来自HDB3编码模块
的HDB3码信号；当KP021置于2_3时，选择外部的测试信号（J007输入），此信号用于测量该模拟锁相环模块的性能。
四、实验内容
准备工作：将输入信号选择开关KP02设置在TEST位置，鉴相输出开关KP01设置在2_3位置
1.锁定状态观测
（1）用函数信号发生器从测试信号输入端口J007送入一个256 KHz的TTL方波信号。
用示波器同时测量鉴相器输入A、B脚的波形TPP03、TPP05的相位关系。
环路锁定该两信号将不存在相差。
实验结果及分析：
a). 实验观察的波形图：
b)实验分析：由上图可以看到，测试信号（图中1路信号）和经过锁相环后的输出信号（图中2路信号）的相位相同，即输出信号的相位变化是随着输入信号的相位变化而变化，两路信号同相，即不存在相位差。
这是因为KP01设置于2_3（右端），说明选择的是三态门鉴相输出环路锁定时TPP03、TPP05输出信号将不存在相差。
（2）将鉴相输出开关KP01设置在1_2位置，重复上述测量步骤。
环路锁定该两信号将存在相差。
实验结果及分析：
a). 实验观察的波形图：
b)实验分析：由上图可以看到，测试信号（图中1路信号）和经过锁相环后的输出信号（图中2
路信号）的相位不相同，即输出信号的相位与输入信号的相位有一定的偏差。
这是因为当KP01设置于1_2时（左端），选择异或门鉴相输出，环路锁定时TPP03、TPP05输出信号将存在一定相差。
2.环路锁定过程观测
用函数信号发生器从测试信号输入端口J007送入一个256KHz的TTL方波信号。
用示波器同时观测TPP03、TPP05的相位关系，测量时用TPP03同步；反复断开和接入测试信号，让锁相环进行重新锁定状态。
此时，观察它们的变化过程（锁相过程）。
观察结果：当断开测试信号时，两路没有出现锁定状态，当接入测试信号时，示波器上出现了两路稳定的波形，出现锁定状态。
3.锁定检测信号观测
将跳线器KP01设置在2_3位置（由端），用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入数字数字信号测试端口J007，用示波器观测锁定检测点TPP07点的波形。
调整函数信号发生器输出频率使环路失锁和锁定，记录TPP07点的波形变化。
实验结果及分析：
a). 实验观察的波形图：
锁定波形图：
失锁波形图：
b)实验分析：由锁定波形图可以看出，实验输出的是某一高与零点并平行X轴的一条直线，此直线的最大值为4.64V。
由于此锁相环锁定时TPP07点输出的是高电平，所以，这种状态说明此时锁相环处于锁定状态。
此图中的直线上还存在一些毛刺，这是由于仪器或者外界干扰所造成的干扰信号。
由失锁图形看
以看到，此时的波形不在是高电平，而呈现出在某一电平段进行动态的跳动，此失锁图是截取某一时刻的静态图，这说明此时锁相环已经失锁。
4.同步带测量
（1）用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入数字信号测试端口J007。
用示波器同时测量J007、TPP04的相位关系，测量时用J007同步；正常时环路锁定，该两信号应为同步。
（2）缓慢增加函数信号发生器输出频率，直至J007、TPP04两点波形失步，记录下失步前的频率。
（3）调整函数信号发生器频率为256KHz，使环路锁定。
缓慢降低函数信号发生器输出频率，直至J007、TPP04两点波形失步，记录下失步前的频率。
（4）计算同步带。
实验现象及结果分析：
第（1）步观察的示波器上出现的两路信号的波形很稳定，这说明这两路信号此时已经同步；
第（2）步记录失步前的结果是303.17Hz；
第（3）步记录失步前的结果是144.29Hz；
所以，同步带为303.17-144.29=158.88Hz。
5.捕捉带测量
（1）用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入数字信号测试端口J007。
用示波器同时测量J007、TPP04的相位关系，测量时用J007同步；正常时环路锁定，该两信号应为同步。
（2）增加函数信号发生器输出频率，使J007、TPP04两点波形失步；然后缓慢降低函数信号发生器输出频率，直至J007、TPP04两点波形同步。
记录下同步一刻的频率。
（3）降低函数信号发生器输出频率，使J007、TPP04两点波形失步；然后缓慢增加函数信号发生器输出频率，直至J007、TPP04两点波形同步。
记录下同步一刻的频率。
（4）计算捕捉带。
实验现象及结果分析：
第（1）步可以观察到示波器上出现两路稳定的波形，这说明两路信号已经同步；
第（2）步记录同步一刻的频率是301.14Hz；
第（3）步记录同步一刻的频率是146.77Hz；
所以，捕捉带为301.14-146.77=154.37Hz。
五、实验思考分析
1. 实验内容一验证了锁相环各跳线开关的功能，从而了解了锁相环的不同状态下的锁定情况，进而熟悉锁相环的工作原理。
2. 实验内容三是验证锁相环的工作情况，通过输出的电平来判断锁相环是否处于锁相。
3. 实验内容四和实验内容五是用两种不同方法来测量锁相环的频带。
有实验结果可以看出同步带和捕捉带有一定的偏差，同步带比捕捉带宽一些。
这是应为同步带的测量中在高低频率测量时分别在高低频率点出向外产生误差，总体误差是这两个误差之和。
而捕捉带的测量时，在高低频率点各自减小了对频率的误差，从而总体减小误差。
综上所述，捕捉带比同步带更加接近锁相环的频带宽度。
六、思考题
1、根据环路参数，解释为什么TPP04的波形存在抖动？
答：环路参数一般指环路滤波器的带宽等,一般来讲环路带宽越宽，输出信号抖动越大,环路越容易出现跳周。
VCO其作用就是用其误差电压控制鉴相器进行调整，输出信号总是处在调整当中，因此其输出信号就存在抖动。