实验六集成锁相环应用实验
锁相调频电路实验
锁相调频电路实验实验六锁相调频电路实验一、实验目的1、进一步了解锁相环路的工作原理及性能特点。
2、初步熟悉锁相环路及其基本组成的部件性能指示的测试方法。
二、实验原理1、我们知道锁相环路由鉴相器（Phase Detector）环路滤波器（Loop Fifter）和压控振荡器（voltage control oscillator）三个基本部分组成。
锁相环路实际上是一个相位自动调节系统（ω≠ωR）进入锁定状态ωV=ωR的捕捉过程，与环路保持锁定状态的同步和跟踪过程。
锁相环锁定和失锁的基本标志是：锁定时ω=ωV，△ω=0鉴相器输出一直流电压Vd可以用直流电压表测出，也可以用示波器观察。
失锁时，ω≠ωV鉴相器输出一个交变的交流电压，用直流电压表测量时，其Vd为零，用示波器观察则Vd为交变的交流信号电压，鉴相器的鉴相灵敏度，VCO的控制特性，环路滤波器的滤波性能等参数都对锁相环的性能有很大的影响。
同步过程：起始条件是环路已处于动态平衡中由于不稳定因素的影响，使ωV 产生缓慢漂移时，环路内所发生的使ωV继续锁定在ωR 上的过程，同步过程的进行受一定的限制当起始频差δωV达到一定值时，环路是不能再锁定而失锁，这一边界ΔωH成为同步带。
捕捉过程：起始条件是环路失锁既ωR≠ωV的情况下，环路由失锁进入锁定时环路内所发生的运动过程。
捕捉过程分为快捕和慢捕，通常所指为快捕过程。
捕捉带，它是指环路失锁已既进入锁定的两个边界频率之差的1/2。
2、实验电路介绍实验电路如图6—1所示：限幅器：对输入的方波信号进行整形，消除毛刺、寄生调幅。
用7LS00与非门来完成。
鉴相器：比较两个信号的相位产生与相位差成下比例的电压、它也利用与非门来完成。
（74LS00）74LS00是二输入端四与非门。
图6—1 锁相环路实验电路方框图滤波器：选出反映相位差的直流分量去控制VCO，本滤波器为比例滤波器。
放大器：由LM741组成的基极定时多谢振荡器，它的振荡频率相位受到控制得以调整输出反馈到鉴相器。
锁相环实验报告
锁相环实验报告引言在电子、通信和控制系统中，锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）是一种广泛应用的反馈控制系统，用于提供稳定的频率和相位锁定。
本实验旨在探究锁相环的原理、结构和性能，并通过实际实验验证其工作原理。
锁相环原理锁相环是一种负反馈控制系统，通常由相频控振荡器（VCO）、相锁环比较器、波形整形电路和滤波器组成。
其基本原理是：通过不断调节VCO的频率，使其输出信号与参考信号的相位差保持在一个稳定的工作范围内。
实验目的1.了解锁相环的基本原理和结构；2.学习锁相环在频率和相位锁定中的应用；3.通过实际实验验证锁相环的工作原理。
实验器材1.锁相环实验台；2.函数信号发生器；3.示波器；4.电压表；5.连接线等。
实验步骤搭建实验平台1.将锁相环实验台与函数信号发生器、示波器和电压表连接；2.正确接入电源，打开锁相环实验台的电源开关； 3.确认各仪器仪表的正常工作。
设置参考信号1.使用函数信号发生器产生一个正弦波信号作为参考信号；2.设置参考信号的频率和幅度。
调节锁相环参数1.调节锁相环的增益参数，观察VCO输出信号的变化；2.尝试不同的锁相环参数组合，观察系统的稳定性和响应性。
改变输入信号1.改变函数信号发生器输出信号的频率；2.观察锁相环的相位锁定和频率锁定过程。
测量锁相环性能1.使用示波器观察锁相环输入信号、输出信号和参考信号的波形；2.使用电压表测量VCO输出信号的频率。
实验结果与分析通过实验我们可以观察到锁相环的工作原理和性能。
在不同的锁相环参数设置下，VCO输出信号的频率和相位与参考信号的变化情况不同。
根据实验数据，我们可以分析锁相环的稳定性、响应速度和抗干扰能力等性能。
结论锁相环是一种广泛应用于电子、通信和控制系统中的反馈控制系统。
通过本实验，我们深入了解了锁相环的原理和结构，并通过实际实验验证了其工作原理。
锁相环具有稳定的频率和相位锁定能力，可以在信号处理和调节控制中起到重要作用。
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.
实验六、锁相环及频率调制与解调电路
实验六、锁相环及频率调制与解调电路一、实验原理：实验前要求预习有关锁相环工作原理、锁相环同步与捕捉的基本概念以及基于锁相环的频率调制（图6－1）与解调电路（图6－2）的主要元器件参数的设计要点及电路性能指标的测试方法。
二、实验元件与设备：1. 传感器实验主板；2. LM565 （2 个）；3. 电阻：1.5K?（棕绿黑橙橙）× 4，2K?（红黑橙）× 2；4. 电容: 0.47uF（474）×2, 10uF（106）×2,1000pF（102）×2 ；5. 差动放大器、二阶低通滤波器；6. 跳线若干；三、基本实验内容：1. 参照图 6 －1 、6 －2，用LM565 模拟集成锁相环构成FM 调制与解调电路，载波频率fo ＝250KHz ，调制信号（从IN2 输入）频率为1KHz，Vpp<750mv 的正弦信号。
（由于本实验所用的频率较高，建议使用高性能采集卡DSO500 ）2. 锁相环特性测试用“调制电路VCO 输出（Vx）”作信号源。
（调节Rtz ：，使VCO 频率变化。
）测试解调电路锁相环的锁定范围与捕捉范围（也可以用信号源输出矩形波进行锁定范围与捕捉范围的测量，但应注意输出矩形波幅度不要过大）3.用锁相环实现调制电路，实际是利用锁相环PLL（Phase Lock Loop ）内部的VCO 作调制电路（PLL 不需要闭环），根据实验指标要求确定元件参数后安装电路，C1 的设置应考虑满足最大平坦度响应要求，插查电路无误后接通电源，并通过调整电位器R137 来调整VCO 的中心频率f01 为250KHz（fo 可用频率计或示波器测试），从IN2 加入的调制信号，在VCO 输出端Vx 观察调频输出。
若波形不正常，则调整电路，使工作正常。
图6－1 FM 调制电路4.根据实验指标要求，自行设计运放差动放大电路和二阶有源低通滤波电 路，确定元件参数后安装电路。
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。
锁相环原理与应用实验
厦门大学电子工程系课程设计说明书题目___锁相环原理与应用实验_______专业_______通信工程___________学生姓名陈杨龙2011年7 月21 日一、实验原理一、锁相环基本组成一个典型的锁相环（PLL ）系统，是由鉴相器（PD ），压控荡器（VCO ）和低通滤波器（LPF ）三个基本电路组成Ud = Kd (θi –θo) UF = Ud F （s ）P DL PFV COU iU o二．鉴相器（PD ） Ud = Kd *∆θ Kd 为鉴相灵敏度三．压控振荡器（VCO ） （P2） ωo （t ）= ωom + K 0 U F （t ）K 0——VCO 控制特性曲线的斜率，常称为VCO 的控制灵敏度，或称压控灵敏度。
四、环路滤波器这里仅讨论无源比例积分滤波器 其传递函数为：式中：τ 1 = R1 Cτ 2 = R2 CR 1R 2CU iU o五、锁相环的同步和捕捉：同步状态：锁相环的输出频率（或VCO 的频率）ωo 能跟踪输入频率ωi 的工作状态，称为同步状态（或锁定状态）。
同步带：在锁相环保持同步的条件下，输入频率ωi 的最大变化范围，称为同步带宽，用∆ωH 表示。
超出此范围，环路则失锁。
捕捉带：失锁时，ωo ≠ωi ，如果从两个方向设法改变ωi ，使ωi 向ωo 靠拢，进而使∆ωo =（ωi －ωo ）↓，当∆ωo 小到某一数值时，环路则从失锁进入锁定状态。
F O oU K dtd =θ1)(1)()()(212+++==τττs s s U s U s K i O F二、实验内容实验一、PLL 参数测试一、压控灵敏度K O 的测量123456789101112131415169V9V 10K1M1n1K10K 4046数字电压表频率计当V(9)=4.5时，中心频率f o =74.354KHZ二、同步带，捕捉带的测量实验中测出：f HH =127.29KHZ ，f HL =2.78KHZ ，f PH =93.81KHZ ，f PL =51.77KHZ由此可算得：ΔfH =127.29-2.78=124.51KHE ， ΔfH =93.81-51.77=42.04KHZ 。
锁相环调频及锁相环调频发射与接收实验实验报告
锁相环调频及锁相环调频发射与接收实验实验报告沈凯捷101180101锁相环调频实验一. 实验目的1．加深对锁相环基本工作原理的理解。
2．掌握锁相环同步带、捕捉带的测试方法，增加对锁相环捕捉、跟踪和锁定等概念的理解。
3．掌握集成锁相环芯片NE564的使用方法和典型外部电路设计。
1.理解用锁相环实现调频的基本原理。
2.掌握NE564构成调频电路的原理和调试，测试方法。
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、实验内容1. 压控振荡器的测试。
2 . 同步带和捕捉带的测量。
3. 调频信号的产生和测量。
四、实验步骤1. 压控振荡器的测试（1）在实验箱主板上插上锁相环调频与测试电路实验模块。
接通实验箱上电源开关，电源指标灯点亮。
（2）把跳线S1，S2，S5，S6，S7断开，S3，S4合上。
单独测试压控振荡器的自由振荡频率。
将双排开关S8的4端合上，此时8200pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。
调节滑动变阻器W1的值，观察振荡频率是否有变化，并思考原因。
然后调节可变电容CW ，观察振荡频率的变化范围，并记录。
将双排开关S8的3端合上，此时820pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。
调节滑动变阻器W1的值，观察振荡频率是否有变化，并思考原因。
然后调节可变电容CW ，观察振荡频率的变化范围，并记录。
将双排开关S8的2端合上，此时82pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。
调节滑动变阻器W1的值，观察振荡频率是否有变化，并思考原因。
然后调节可变电容CW ，观察振荡频率的变化范围，并记录。
将双排开关S8的1端合上，此时22pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。
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。
锁相环实验报告
锁相环实验报告锁相环实验报告引言：锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常见的电子系统控制技术，广泛应用于通信、测量、信号处理等领域。
本实验旨在通过设计和搭建一个基本的锁相环电路，深入理解锁相环的原理和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是通过搭建锁相环电路，实现对输入信号的频率、相位的跟踪和稳定。
具体目标包括：1. 理解锁相环的基本原理和工作方式；2. 学会设计和搭建基本的锁相环电路；3. 通过实验验证锁相环的频率和相位跟踪性能。
二、实验原理1. 锁相环的基本原理锁相环是一种反馈控制系统，由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）和分频器组成。
其基本原理如下：（1）相位比较器：将输入信号和VCO输出信号进行相位比较，输出相位误差信号；（2）低通滤波器：对相位误差信号进行滤波，得到控制量；（3）VCO：根据控制量调整输出频率，使其与输入信号保持相位同步；（4）分频器：将VCO输出信号分频后反馈给相位比较器，形成闭环控制。
2. 锁相环的应用锁相环广泛应用于频率合成、时钟恢复、频率/相位调制解调等领域。
例如，在通信系统中，锁相环常用于时钟恢复电路，保证数据传输的稳定性和可靠性。
三、实验内容与步骤1. 实验器材与元件准备（1）信号发生器：产生待测频率的正弦信号；（2）锁相环芯片：如CD4046、PLL565等；（3）电阻、电容等元件：用于搭建锁相环电路；（4）示波器：用于观测和分析实验结果。
2. 搭建锁相环电路根据锁相环的基本原理和实验要求，设计和搭建一个简单的锁相环电路。
电路中包括相位比较器、低通滤波器、VCO和分频器等模块，并连接好电源和地线。
3. 实验操作步骤（1）将信号发生器的输出信号接入锁相环电路的输入端；（2）调节信号发生器的频率，观察锁相环的跟踪效果；（3）通过示波器观察锁相环输出信号的频率和相位稳定性。
锁相环实验
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、 信号源 1块2、 频率计 1块3、 5 号板 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i υ(t)，输出信号为o υ(t)，反送至输入端。
下面逐一说明基本部件的作用。
图1 锁相环组成框图(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－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。
(2) 鉴相器（PD ）PD 是一个相位比较装置，用来检测输出信号o υ(t)与输入信号i υ(t)之间的相位差e ϕ(t)，并把e ϕ(t)转化为电压()d t υ输出，()d t υ称为误差电压，通常()d t υ作为一直流分量或一低频交流量。
(3) 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()d t υ中产生的无用的组合频率分量及干扰，产生一个只反映e ϕ(t)大小的控制信号()c t υ。
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o υ(t)与i υ(t)的相位差e ϕ(t)发生变化，该相位差经过PD 转换成误差电压()d t υ，此误差电压经LF 滤波后得到()c t υ，由()c t υ去改变VCO 的振荡频率使其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()()d e t t υϕ∝因此在锁定状态，e ϕ(t)不可能为零，换言之在锁定状态o υ (t)与i υ(t)仍存在相位差。
锁相技术原理与应用-实验指导书
器。锁相环面板布局图参考附录一。
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时电阻 RT 接在 8 端，定时电容 CT 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：
压控灵敏度为 ：
K 0 50 f EC
式中 EC 是电源电压（双向馈电时则为总电压）。鉴相灵敏度为：
2
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资，配料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高与中带资负料荷试下卷高问总中题体资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下，安与要全过加，度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高；试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中，核资或对料者定试对值卷某，弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试，.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置，弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误，试高要方中求案资技，料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高，术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术，管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高，案中为；资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资，管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装，工置合作调理并试利且技用进术管行，线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确：指灵在导活分。。线对对盒于于处调差，试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷，术调应问试采题技用，术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔，变开需压处要器理在组；事在同前发一掌生线握内槽图部内纸故，资障强料时电、，回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资，料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而，与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检，卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
锁相环及实验
试验 6 CMOS 4046 锁相环这个试验的目的是了解基于CMOS4046的锁相环。
阅读材料分成四个部分：第一部分为锁相环的基本工作原理；第二部分是CD4046组成的锁相环元器件的取值范围，第三部分为试验内容，第4部分为试验预习。
1 锁相环的概念锁相环是一个带反馈环的控制回路，其中的压控振荡器可以输出一个信号，其频率将锁定在输入信号上。
锁相环被广泛使用，其中包括：调制解调，音频解码，时钟产生，自适应滤波，频率合成及电机速度控制等领域。
基本的锁相环有三个部分，如图1所示：压控振荡器、鉴相器和低通滤波器。
压控振荡器(VCO)输出频率与输入电压v o .成正比。
VCO 输入端的电压决定了压控振荡器输出信号V osc 的频率f osc 。
VCO 的输出v osc 和周期性的输入信号v i 送到鉴相器的两个输入端。
当环路锁定到输入信号v i 以后，VCO 的输出信号v osc 频率f osc 将精确地与输入信号v i 的频率f i 相等，f osc = f i . (1)此时环路处于锁定状态。
鉴相器产生一个输出电压，它与输入信号和VCO 的相位差成正比。
鉴相器的输出电压通过一个低通滤波器，得到电压v o ，作为控制压控振荡器的输入电压。
PLL 的基本特性是压控振荡器的频率力图保持与输入信号的频率相等(f osc = f i )，即使输入信号的（翻译成中文）图1 基本锁相环回路的框图Figure 1: Block diagram of a basic phase-locked loop (PLL).频率在做变化。
假设锁相环处于锁定状态，输入信号的频率f i增大一点，则VCO的输出与输入信号的相位差将变大。
结果，滤波器的输出电压V0将增大，压控振荡器的输出频率f osc增加，直到与fi一致，这样就保持了PLL在锁定状态。
输入信号频率的最大可能的变化范围被称为锁相环的锁定范围。
如果开始的时候锁相环处于锁定状态，输入信号的频率变得比允许的最小频率还要小的时候，或者变得比最大允许的频率还要大的时候，锁相环将不再能够保持振荡器的输出频率与输入频率一致，这时就称为失锁。
实验地的题目锁相环地应用的
实验题目锁相环的应用一．实验目的1．通过实验掌握锁相环的基本原理2．应用锁相环构成一个频率合成器的实验，熟悉锁相环的实际应用，并了解锁相环部分参数的测试二．基本原理1．锁相环电路基本原理：锁相技术是近代电子技术中一种基本技术，它利用闭环反锁系统，使输出信号的相位与输入信号（或基准信号）的相位维持一定的关系。
锁相环电路的基本结构如图一所示，它由鉴相器，低通滤波器和压控振荡器等部件所组成的闭环反锁系统。
当V d(t)=0时压控振荡器进行自由振荡，当信号输入后（通常f i≠f o），鉴相器对V i(t)的f i，θi与V o(t)的f o，θo进行比相，并输出两信号相位差(θi-θo)成正比的误差电位V e(t)，经过低通滤波器除V e(t)的高频成分，输出控制电压V d(t)，并对压控振荡器进行调节控制，改变其输出频率与相位。
驱使VCO的输出频率向输入信号频率靠拢，最后VCO输入被锁定在输入频率上，而保持一定的相位差。
一般而言，输出信号V o(t)具有与V i(t)相同数量级的频率稳定度。
可见，利用锁相环电路可提高VCO输出信号的频率稳定度。
若输入信号V i(t)的频率（相位）在一定范围内变化，则输出V o(t)也将随之而变化，即锁相环具有跟踪特性。
由于锁相环具有上述两个特点，因此在广播，电视，雷达遥控，遥测等技术中获得广泛的应用。
锁相环是一个闭环负反馈系统，因此可用一般自动控制系统的分析方法（拉普拉斯变换法）来进行分析。
这里仅将其中一些主要公式作一介绍与分析，具体请参看有关书籍。
a)鉴相器：鉴相器输出误差电压为V e(S)V e(S)=K p(θi(S)-θo(S)) (1) 其中K p为鉴相器增益，即单位相位差所产生的误差电压。
量纲为伏/弧度。
可见，鉴相器是一个对相位差敏感的器件。
它种类很多，有二极管构成正弦鉴相器；有由双差分放大器构成的乘法鉴相器，近年来还广泛采用由数字逻辑门电路构成的数字式鉴相器等等。
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。
集成锁相环及其应用
集成锁相环及其应用电路功能是：实现相位锁定和相位掌握—实现无频差的相位跟踪和频率跟踪。
是一种消退频率误差的由相位反馈掌握的闭环系统。
锁相环有模拟和数字锁相环，还有全数字锁相环，可以是硬件锁相环，也可以用软件实现。
一、锁相环的电路结构和工作原理锁相环电路框图如图所示：它的主要思路是如何利用相位误差实现无频差的频率跟踪。
其原理用下图的旋转矢量加以说明。
旋转矢量和分别是鉴相器的两个输入信号、。
它们的瞬时角速度和瞬时角位移为：，和，只有当两个旋转矢量以相同的角速度旋转时(即)，两者之间的相位差才能保持某定值。
该定值相位经鉴相器后变换成对应的直流电压，去掌握VCO的振荡角频率，使其稳定地振荡在与输入参考信号相同的角频率上。
这种状况称之为相位锁定。
反之，两者角频率不等，相位差不恒定，称为失锁。
如，则比旋转得慢些，瞬时相位差将随时间增大，此时鉴相器产生的误差电压也相应变化。
该误差电压经环路滤波器，去掌握压控振荡器的频率，使其增大，因而瞬时相位差也将减小。
经过不断地循环，矢量的旋转角速度渐渐加快，直到与旋转角速度相同，这时环路再次锁定，瞬时相位差为恒值。
1. 鉴相器分析令鉴相器的两个输入电压为单一的正弦，且频率不等。
则两个信号与压控振荡器未加掌握电压时的相位差为：，则：如用模拟乘法器组成乘积型鉴相器时，其鉴相器的输出误差电压为：，其中是鉴相器增益，为常数。
2. 环路滤波器它是一个低通滤波器，滤除干扰和其它频率重量，提高信噪比。
设环路滤波器的传递函数为：s用微分因子代入后：，3. 压控振荡器在肯定的掌握电压下，VCO的振荡角频率与其掌握电压有线性关系：所以压控振荡器的输出信号相位：并得：可见：VCO的振荡角频率与掌握电压成线性关系，其瞬时相位变化与却是积分关系。
因此，对锁相环讲，VCO被看成一个积分器。
当积分算子表示后，式子有：，由上面所确定的各部分模型，可得锁相环路的相位模型和统一方程：，该式两边微分得：，该式称为基本环路方程。
锁相环实验报告
锁相环实验报告1. 引言锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常用的控制系统，可以实现输入信号与参考信号之间的相位同步。
在通信、控制、测量等领域有广泛的应用。
本实验旨在通过搭建锁相环电路并进行实验，深入了解锁相环的工作原理和特性。
2. 实验设备和器材本实验所用设备和器材如下： - 函数发生器 - 直流稳压电源 - 射频信号源 - 锁相环芯片 - 示波器 - 电阻、电容等器件 - 连接线等3. 实验原理锁相环是由相位比较器、低通滤波器、控制电压产生电路和VCO（Voltage Controlled Oscillator）组成。
其工作原理可分为以下几个步骤：1.输入信号与参考信号经过相位比较器进行比较，得到相位误差信号。
2.相位误差信号经过低通滤波器得到控制电压。
3.控制电压经过控制电压产生电路产生驱动VCO的控制信号。
4.VCO根据控制信号输出频率可变的信号。
5.输出信号经过除频器和低通滤波器得到稳定的参考信号。
4. 实验步骤1.连接实验电路，将函数发生器作为输入信号源，射频信号源作为参考信号源，分别接入相位比较器的输入端和参考输入端。
将相位比较器的输出接入低通滤波器，再将低通滤波器的输出接入控制电压产生电路。
控制电压产生电路的输出接入VCO的控制信号输入端，VCO的输出信号接入除频器和低通滤波器，最后将低通滤波器的输出与相位比较器的输入相连。
2.将实验电路接通电源，调节函数发生器和射频信号源，使得函数发生器输出的波形为正弦波，在示波器上观察输入信号和输出信号。
3.调节控制电压产生电路中的参数，观察输出信号的频率和相位变化。
4.调节VCO的参数，观察输出信号的频率和相位变化。
5.记录实验数据并进行分析。
5. 实验数据和结果分析根据实验步骤中的操作，记录下实验数据，并进行结果分析。
可以观察到输入信号和输出信号的频率和相位的变化情况，通过对比分析得出锁相环的工作特性。
6. 结论通过本次实验，我们深入了解了锁相环的工作原理和特性。
实验六：集成锁相环应用实验PPT文档共15页
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
模拟锁相环应用实验
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、实验原理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()i V t ，输出信号为()0V 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()0V t 与输入信号()i V t 之间的相位差()e t θ，并把()e t θ转化为电压()d V t 输出，()d V t 称为误差电压，通常()d V 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()d V t 中产生的无用的组合频率分量及干扰，产生一个只反映()e t θ大小的控制信号()c V 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()0V t 与()i V t 的相位差()e t θ，发生变化，该相位差经过PD 转换成误差电压()d V t ，此误差电压经LF 滤波后得到()c V t ，由()c V 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。
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一台; 一台; 一台; 一台; 一台.
实验任务与要求
1.实验电路介绍 用 CD4046 构 成 的 10 倍 频 电 路 ， 见 图 1 。 CD4046为锁相环，74LS90及外围电路组成十 分频电路。来自CD4046的4脚压控振荡器输出 信号经T210十分频从11脚反馈至鉴相器的引 出端3脚，反馈信号与鉴相器的14脚输入信号 (标准参考信号)作比较，在环路的同步范围 内(锁定状态)，实现倍频作用，即4脚频率是 14脚频率的10倍(3脚频率与14脚频率相等)。
a：R2＝10KΩ的情况。 电源电压为5V，控制电压用另外一路电源产生，
用频率计测出相应的频率即可。
b：若此时给控制端输入50KHz的方波，观测输出 波形。
图2. fo～VC测试线路图如下：
②测量CD4046锁相环的同步带
测量电路如图1，去掉分频电路，CD4046的3.4 脚短接。
• VCO的上、下限频率测量。 a.把9脚接地，用示波器观察4脚波形，并用频率计测
自行设计一个频率合成器
技术指标要求：
• 频率范围： 10KHz～99KHz • 频率稳定度：Δf/f0 ≤10.5 • 输出幅度： Vp.p≥3V
器 材 清 单 ： CD4046 、 74LS00 、 74LS90 、 74LS161 、 晶体1MHz。
图5.锁相倍频电路如下图：
实验报告要求
整理实验数据，做出必要的曲线。 对实验结果进行讨论。
• 鉴相器：是相位比较器。它把输入信号Ui(t)和压控 振荡器的输出信号Uo(t)进行比较，产生误差电压 Ud(t)。鉴相器完成相位差.电压变换的作用，其输 出误差电压是瞬时相位差的函数.
实验说明及思路提示 AGC自动增益控制
AFC自动频率控制
锁相环的组成原理 锁相环（PLL）基本组成框图如图6所示。APC自动相位控制
PD
LF
VCO
fr
Ud
环路
Uc
压控
fo
鉴相器
滤波器
振荡器
fo
图6 锁相环基本组成框图
锁定时无剩余频差 良好的窄带滤波特性
图16.频率合成原理图如下：
PD
LF
VCO
试验任务与要求
实验目的
了解锁相环路的工作原理，电路组成及性能特 点；
掌握锁相环路及其部件性能指标的测试方法； 掌握集成锁相环的基本应用。
实验仪器
高频信号发生器 超高频毫伏表 频率特性测试仪 直流稳压电源 数字示波器
QF1055A DA22A BT－3C HY1711－2 TDS210
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。
③用CD4046锁相环构成10倍频电路
测量电路见图1，加上分频器（10分频）。
• 调整参考信号频率，使其环路处于锁定状态
出测f量B，参观考察信三号点频的率波fA形、并VC记O的录振。荡频率fc，分频器输 • 测量10倍频时的同步带，与锁相环路的同步
带作比较。
• 测出5分钟内，环路锁定时的VCO频率稳定度， 并与参考信号作比较。
用CD4046锁相环作FM波解调
用CD4046作调频波解调的优点是：线性好，失 真小，且系统具有频率选择性，可以不必设置 调谐回路，基本上无须调谐就可组成解调电路。 但只能用于调频中频在1MHz左右的调频接收机 本实验电路的技术指标是：
调频信号中心频率：fo＝100KHz
调制频率：F=300～4000Hz
出VCO下限频率。 b.把9脚接+5V电源，用示波器观察波形，并测出VCO
上限频率。 • Ui输入正弦信号，其频率fi=100KHz，Vip.p>3p-p，
用示波器观察4脚波形，并记录其频率。 • 测量环路的同步带
率变ff0i2也，f时用i，跟则的频当着环fi率f10减路。跟计的小然着观同，后增察步f直加iV减带至C，小OΔf直0，f的不H至为使输跟增：环出随加路Δ频f到if变锁率Hf=定化0f不(0f。测，变i2在出调-，f继刚节i测1)续好输/出2减失入刚小锁信好f时号if，0的频不则
调制指数：mf＝4 实验电路如图3.按实验电路连线，输入调频
波，用示波器观察解调输出。
图3.CD4046鉴频电路图如下：
3.扩展命题
若选用NE562（国产型号L562）器件作实验，可 作以下实验内容（实验电路如图4）。
该电路利用L562完成鉴频，环路设计时，使环路 处于调制跟踪状态，压控振荡器的振荡频率跟踪 输入信号频率而变化，由环路滤波器输出端取出 调制信号。由于要求环路工作在调制跟踪状态， 因此必须设计环路滤波器的带宽，以保证调制信 号成分通过。此实验电路在9端经15KΩ电阻接地 后取出调制信号，技术指标是：
fr
Ud
环路Biblioteka Uc压控fo
鉴相器
滤波器
振荡器
fo'
N
图6 锁相频率合成组成框图
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。
左右，使锁相环处于锁定和失锁状态，用示波器9 端观察波形的变化。
• 测量锁相环路的同步带△fH。 • 测量锁相环路的扑捉带ΔfP。 • 输入调频波，用示波器观察解调输出。
图4.调频信号解调电路图如下：
用L562锁相环构成十倍频电路
实验电路如图5，实验内容参考基本命题所述。
如何判断环路处于锁定状态？你能想出一个简 便的指示锁定的方法吗？
• 调频信号中心频率 fo＝10MHz
• 调制频率
F＝300～4000Hz
• 峰值调制指数
mf＝4
• 输入的单边相加噪声谱密度：Wi＝4nW/Hz
提示：在解调电路中，根据调频信号的中心频
率fo计算定时电容CT，根据调频信号的最大频 偏计算环路参数。
• 调整VCO的振荡频率f0=10MHz。 • 观察锁相环路的工作过程，将输入信号fi调在5MHz