锁相环与频率合成器实验
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图 18 锁相环的闭环频率响应曲线
6
对于 1 型二阶环系统，锁相环的－3dB 带宽可由下式求得：
对于 2 型二阶环系统，锁相环的－3dB 带宽可由下式求得：
4、环路同步过程和捕捉过程 （1）所谓同步过程，就是当不稳定因素的影响，使输入信号频率产生缓慢漂移时， 环路内所发生的使输出频率继续地锁定在输入频率上的过程。简言之，同步过程 即“环路已锁定，固有频差缓慢增大，输出信号续锁定在输入信号叫上的过程”。 跟踪范围取决干环路所能提供的最大控制频差，即在控制电压范围下，VCO 的频 率能否所以达到输入信号的频率。
倍频器、分频器和滤波器实现对频率的四则运算，产生大量的离散频率信号。 直接频率合成方法突出的优点是频率转换时间短、并能产生小数值的频率增 量；缺点是：大量的成本增高、输出的谐波噪声以及寄生频率的干扰很难抑 制掉，造成了输出信号的频谱不纯。这种频率合成器主要用在对于转换时间 要求很高的快速通信中。 （2）间接频率合成：有一个高稳定度、高精度的标准频率源，利用 PLL 内部实现 的，其闭环控制特性就显现出来。下图所示的 PLL 中，通过在反馈支路上串
输出波形的频率变化曲线
输入波形的相位变化曲线
输出波形的相位变化曲线
图 16 输入相位（频率）变化率为 10Hz 的信号时的输出情况
5
（a）输入、输出信号的频率变化曲线对比
（b）输入、输出信号的相位变化曲线对比
图 17 频率、相位变化率不同的输入信号， 其输出信号的频率相位曲线对比
从模型分析与输入输出信号对比可以看出： ① 当输入信号的相位变化率≤ωn 时，输出信号的频率、相位曲线的变化幅度程
完整的捕捉过程，实际上可分为两段，一段称为“快捕”过程，另一段称为 “慢捕”过程，“慢捕”也称“频率牵引”。捕捉过程，就是由环路初始频差较大， 到鉴相、滤波产生的交流电压对 VCO 实施频率扫描，自动调整 VCO 与输入频率
7
相等，即由失锁进入锁定。 5、实验原理框图 （1）正弦波乘法鉴相 PLL 部分（锁相环一）
下面是一个自然谐振频率ωn＝2πrad/s （fn＝1Hz）的二阶环，实测其输入 输出波形可得：
4
输入波形，频率变化率为（1 次/ 秒）
输出波形，频率变化率为（1 次/秒）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
输入波形的频率变化曲线
输出波形的频率变化曲线
输入波形的相位变化曲线
输出波形的相位变化曲线
图 14 输入相位（频率）变化率为 1Hz 的信号时的输出情况
fo
fr
PD
LF
VCO
÷N
组合 VCOa
图 2 锁相频率合成器与一般锁相环电路的关系
我们可以看到：利用 PLL 实现的频率合成器，其信号的输出量是直接从 VCO 获得的，幅度和频谱纯净度很高，尤其是带通滤波器电路插到反馈支路中， PLL 锁定后，滤波器的带宽的大小对输出信号的影响几乎没有，这样对滤 波器的要求就不高了，最终获得的信号中的寄生频率也就没有了。
图 11 压控振荡器控制电压/ 输出频率（Uc－ωO）特性曲线
3
2、锁相环的工作原理 锁相环的开环的等效模型可用下图表示：
图 12 锁相环的开环的等效模型 锁相环的开环模型可以看成相差信息θe 到电信号的变换，最后实现电信号 到（频率）相位信息的反变换。 锁相环的闭环模型可以看成把 f0 变成了受输出状态控制的信号（f0 直接用 fout 取代），锁相环成为一个引入了大环路负反馈的自动控制系统，闭环模型如下图：
锁相与频率合成技术
实验指导书
覃远年 田克纯 王吉平编
桂林电子科技大学通信实验中心 2007 年 9 月
实验一 锁相环实验
一、实验目的： 1、掌握锁相环路的构成、工作原理、环路部件特征测量； 2、理解并建立二阶环路的线性化相位模型； 3、掌握环路捕捉过程和同步过程，掌握锁相环路工作的物理实质； 4、学会测量一个实际环路的基本性能。 二、实验内容 1、用示波器观察正弦鉴相特性鉴相器的鉴相波形（P404）； 2、观察环路接近入锁时刻的差拍波形（P405）； 3、改变压控振荡器 VCO 的控制电压，观察 VCO 的压控特性（V-f 关系）； 4、改变环路滤波器 LF 的参数，观察其对 LF 的同步范围和捕捉范围的影响； 5、观察环路开环和闭环的时候，各测试点的不同的波形； 三、 实验仪器与设备 1、双路稳压电源 一台 2、双踪示波器 一台 3、信号源 一台 4、小平口螺丝刀 一把 5、锁相环与频率合成器实验模块 一块 四、 实验原理
图 21 乘法鉴相锁相环 （2）数字鉴相 PLL 部分（锁相环二）
图 22 数字鉴相锁相环 五、 实验步骤 1、正弦波 PLL 部分（锁相环一） （1）观察差拍波：观察 PLL 从失锁到将要锁定的瞬间波形，并记录； （2）观察同步带和捕捉带：△ωp＝f2－f1（捕），△ωh＝f2－f1（同）； （3）改变“滤波电容调节”开关的位置；改变“鉴相增益调节”开关的位置，观
8
置“闭环”，调节参考频率的大小，直到环路锁定（将示波器的探头接到 P301 检测环路的锁定情况，到示波器显示的频率等于数码管显示的频率，并且示 波器显示的波形最纯净的时候，环路即为锁定）。测试各关键点的波形：P305， P307，P308，P310，P311，P312。 （2）观察 PD 的两个输入信号的相移大小：示波器的两个探头分别接 P311 和 P312， 缓慢调节“相移调节”的电位器 VR301，用示波器直流档监测 P307 和 P308， 观察当相移改变的时候，环路是如何跟踪相移的变化并锁定的。作出相移角 θ和观测到的直流电压 U 的关系曲线。 （3）改变 S305、S304 的位置，观察环路的变化。（选做） 六、 实验报告要求 1、正确画出要求的各种波形和表格； 2、用坐标纸作出 VCO 的 U－f 曲线； 3、分析同步带和捕捉带的大小并且说明理由。 七、预习要求 1、认真预习锁相环的基本概念和各部分的原理，以及本实验的相关内容； 2、认真预习本指导书的全部内容； 3、认真复习教材上各种环路滤波器的电路图和幅频特性曲线以及相关内容。
锁相环路实质是一个负反馈的相位差自动调节系统。 1、 锁相环路的构成
图 1 锁相环基本框图 （1） 鉴相器
鉴相器是相位差转换成电压的变换器（θe / V 变换器、相差/电压变换器）， 它把两个信号 U2（t）和 U1（t）的相位进行比较，产主对应于两个信号相位差 θe 的误差电 Ud（t）。
1
图 2(a) 鉴相器模型
三、 实验仪器与设备 1、双路稳压电源 一台 2、双踪示波器 一台 3、信号源 一台 4、小平口螺丝刀 一把 5、锁相环与频率合成器实验模块 一块
四、 实验原理
1、PLL 频率合成器是在 PLL 的基础上进行的，关于 PLL 的工作原理，不在重述， 只需要介绍一下频率合成器的知识。 （1）直接频率合成：将一个或者多个高精度和高稳定度的频率源，利用混频器、
察对环路带宽的影响； （4）测量 VCO 特性：“环路姿态”开关置“开环”，示波器探头接在 P406。从
P407 输入可调的直流电压，分别测量输入直流电压 U 为 1、2、3、4、5、6、 7、8V 时对应的频率（用示波器测量），并作出 U－F 关系的表格和曲线。 2、数字鉴相 PLL 部分（锁相环二） （1）锁相环二所需的参考频率是从“频率合成器”部分提取的。将 S301、S302
图 13 锁相环的闭环的等效模型 3、锁相环的稳态信号响应（线性跟踪）
从锁相环的开环和闭环等效模型可以看到：从相位差→误差电压→（频率） 相位的变换（θe / V / θ变换）过程中，经过了 Ud→Uc 的积分（滤波），还经过 压控振荡器的频率量到相位量的积分（滤波）变换，锁相环从输入的θe 到输出 的θ，经过了一次以上的积分（滤波），锁相环对输入的θe 信号产生低通滤波的 作用。
频率合成器的输出噪声主要由寄生干扰和相位噪声组成。集中反映在输 出信号的频谱纯度上。
噪声小表现在中心频率 f0 稳定，相位噪声谱宽度窄小，寄生干扰幅度
小，频谱幅度高且谱线光滑。
图 6 鉴相器的输出电压 Ud
2
② 对于频率跳变信号，如 f1 输入已调 2FSK 信号，由高低频率 fH、fL 组成，f2 输入 fL 信号，则鉴相器的输入输出信号为：
图 7 f1 ：FSK 信号
图 8 f0： FSK 的 fL 信号
图 9 f1 与 f0 的相差θe
图 10 鉴相器的输出电压 Ud （2）环路滤波器
9
实验二 频率合成器实验
一、实验目的： 1、掌握锁相频率合成器的工作原理和主要技术指标； 2、学会测量频率合成器的性能指标； 3、了解 PLL 频率合成器的电路构成和应用。
二、实验内容 1、观察 PLL 频率合成器的电路构成； 2、察基准频率、其波形以及基准频率和 PD 的参考频率的关系； 3、PLL 频率合成器主要技术指标的测量； 4、观察 PD、LF、VCO 等关键点波形，并加以分析。
输入波形，频率变化率为（2 次 /秒） 输入波形的频率变化曲线
输出波形，频率变化率为（2 次 /秒） 输出波形的频率变化曲线
输入波形的相位变化曲线
输出波形的相位变化曲线
图 15 输入相位（频率）变化率为 2Hz 的信号时的输出情况
输入波形，频率变化率为（10 次 /秒）
输出波形，频率不再变化
输入波形的频率变化曲线
接分频器（固定或者可编程分频）实现对参考频率 fr 的倍频。环路锁定后， fr = f0 / N ，即有 f0 = Nfr 。
10
fr
PD
LF
VCO fo
÷N
图 1 简单锁相频率合成器
改变 N 的数值就可以实现对参考频率的可变频率。在实现除法运算的时候， 通常不在环路的反馈支路上设置倍频器，而采用前置分频法对参考频率实 行固定或者程序分频。锁相频率合成器的分析与一般的锁相环电路的分析 方法是完全相同的，我们只需要把 VCO 与分频器看成一个整体，组合一 个 VCOa，这时相当于 VCOa 的压控灵敏度 K0 是原来 VCO 的 1/N，随着 N 取不同的数值，压控灵敏度产生 K0 产生很大的变化，分析 PLL 状态的时 候，需要对应 K0 最大、最小值进行分析。
图 2（b） 异或门鉴相曲线
图 2（c）数字比相器的鉴频鉴相曲线
如图 2 的数字比相器，其特性可以理解为： ① 对于相位跳变信号，如 f1 输入已调 2PSK 信号，f2 输入载波信号，则鉴相器
的输入输出信号为：
图 3 f1 ：PSK 信号 图 4 f0： 载波信号 图 5 f1 与 f0 的相差θe
图 19 同步带测量方框图 同步带的测量可以用图 20 的测量方法：环路锁定之后，缓慢提高信号源的输 入频率，直到输入输出频率不相等，测出ΔωH；用同样方法测量ΔωL，环路锁 定之后，降低信号源的输入频率，直到输入输出频率不相等，测出ΔωL。
图 20 PLL 同步带范围 （2） 捕捉过程：环路由失锁进入锁定的过程。
环路滤波器的作用是滤除误差电压 Ud（t）中的高频成分和噪声，以保证环 路所要求的性能，增加系统的稳定性。环路滤波器常用的类型有 RC 积分滤波器， 无源比例积分滤波器，有源比例积分滤波器。 （3）压控振荡器
VCO 的技术指标：中心频率、频率变化范围、频率稳定度、相位噪声、压控 线性度、压控灵敏度。
2、 频率合成器的主要技术指标 （1）频率范围：
指的是频率合成器输出的最低频率 fomin 和最高频率 fomax 之间的变化范围。
（2）频率稳定度：
11
输出的频率稳定度定义为： ∆f f 0T
式中： f0 为输出标称频率 ∆f / T 为单位时间内的频率漂移量，
输出频率的稳定度主要取决于参考频率的稳定度和环路噪声的大小等 因素。环路设计合理时，输出频率的稳定度和参考频率相等或者十分接近。 （3）噪声：
度大小与输入基本相同； ② 当输入信号的相位变化率＞ωn 时，输出信号的频率、相位还有变化，但是变
化幅度已经被衰减； ③ 当输入信号的相位变化率＞＞ωn 时，输出信号的频率、相位的变化幅度已经
被衰减到趋于 0，输出信号的频率相位可以看成恒定值，等于输入信号的中心 频率；
下图是二阶锁相环的闭环频率响应曲线表明，二阶锁相环实际是一个低通滤 波器。图 18 横坐标表示的是输入信号相位的频谱，而非输入信号电压的频率。
6
对于 1 型二阶环系统，锁相环的－3dB 带宽可由下式求得：
对于 2 型二阶环系统，锁相环的－3dB 带宽可由下式求得：
4、环路同步过程和捕捉过程 （1）所谓同步过程，就是当不稳定因素的影响，使输入信号频率产生缓慢漂移时， 环路内所发生的使输出频率继续地锁定在输入频率上的过程。简言之，同步过程 即“环路已锁定，固有频差缓慢增大，输出信号续锁定在输入信号叫上的过程”。 跟踪范围取决干环路所能提供的最大控制频差，即在控制电压范围下，VCO 的频 率能否所以达到输入信号的频率。
倍频器、分频器和滤波器实现对频率的四则运算，产生大量的离散频率信号。 直接频率合成方法突出的优点是频率转换时间短、并能产生小数值的频率增 量；缺点是：大量的成本增高、输出的谐波噪声以及寄生频率的干扰很难抑 制掉，造成了输出信号的频谱不纯。这种频率合成器主要用在对于转换时间 要求很高的快速通信中。 （2）间接频率合成：有一个高稳定度、高精度的标准频率源，利用 PLL 内部实现 的，其闭环控制特性就显现出来。下图所示的 PLL 中，通过在反馈支路上串
输出波形的频率变化曲线
输入波形的相位变化曲线
输出波形的相位变化曲线
图 16 输入相位（频率）变化率为 10Hz 的信号时的输出情况
5
（a）输入、输出信号的频率变化曲线对比
（b）输入、输出信号的相位变化曲线对比
图 17 频率、相位变化率不同的输入信号， 其输出信号的频率相位曲线对比
从模型分析与输入输出信号对比可以看出： ① 当输入信号的相位变化率≤ωn 时，输出信号的频率、相位曲线的变化幅度程
完整的捕捉过程，实际上可分为两段，一段称为“快捕”过程，另一段称为 “慢捕”过程，“慢捕”也称“频率牵引”。捕捉过程，就是由环路初始频差较大， 到鉴相、滤波产生的交流电压对 VCO 实施频率扫描，自动调整 VCO 与输入频率
7
相等，即由失锁进入锁定。 5、实验原理框图 （1）正弦波乘法鉴相 PLL 部分（锁相环一）
下面是一个自然谐振频率ωn＝2πrad/s （fn＝1Hz）的二阶环，实测其输入 输出波形可得：
4
输入波形，频率变化率为（1 次/ 秒）
输出波形，频率变化率为（1 次/秒）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
输入波形的频率变化曲线
输出波形的频率变化曲线
输入波形的相位变化曲线
输出波形的相位变化曲线
图 14 输入相位（频率）变化率为 1Hz 的信号时的输出情况
fo
fr
PD
LF
VCO
÷N
组合 VCOa
图 2 锁相频率合成器与一般锁相环电路的关系
我们可以看到：利用 PLL 实现的频率合成器，其信号的输出量是直接从 VCO 获得的，幅度和频谱纯净度很高，尤其是带通滤波器电路插到反馈支路中， PLL 锁定后，滤波器的带宽的大小对输出信号的影响几乎没有，这样对滤 波器的要求就不高了，最终获得的信号中的寄生频率也就没有了。
图 11 压控振荡器控制电压/ 输出频率（Uc－ωO）特性曲线
3
2、锁相环的工作原理 锁相环的开环的等效模型可用下图表示：
图 12 锁相环的开环的等效模型 锁相环的开环模型可以看成相差信息θe 到电信号的变换，最后实现电信号 到（频率）相位信息的反变换。 锁相环的闭环模型可以看成把 f0 变成了受输出状态控制的信号（f0 直接用 fout 取代），锁相环成为一个引入了大环路负反馈的自动控制系统，闭环模型如下图：
锁相与频率合成技术
实验指导书
覃远年 田克纯 王吉平编
桂林电子科技大学通信实验中心 2007 年 9 月
实验一 锁相环实验
一、实验目的： 1、掌握锁相环路的构成、工作原理、环路部件特征测量； 2、理解并建立二阶环路的线性化相位模型； 3、掌握环路捕捉过程和同步过程，掌握锁相环路工作的物理实质； 4、学会测量一个实际环路的基本性能。 二、实验内容 1、用示波器观察正弦鉴相特性鉴相器的鉴相波形（P404）； 2、观察环路接近入锁时刻的差拍波形（P405）； 3、改变压控振荡器 VCO 的控制电压，观察 VCO 的压控特性（V-f 关系）； 4、改变环路滤波器 LF 的参数，观察其对 LF 的同步范围和捕捉范围的影响； 5、观察环路开环和闭环的时候，各测试点的不同的波形； 三、 实验仪器与设备 1、双路稳压电源 一台 2、双踪示波器 一台 3、信号源 一台 4、小平口螺丝刀 一把 5、锁相环与频率合成器实验模块 一块 四、 实验原理
图 21 乘法鉴相锁相环 （2）数字鉴相 PLL 部分（锁相环二）
图 22 数字鉴相锁相环 五、 实验步骤 1、正弦波 PLL 部分（锁相环一） （1）观察差拍波：观察 PLL 从失锁到将要锁定的瞬间波形，并记录； （2）观察同步带和捕捉带：△ωp＝f2－f1（捕），△ωh＝f2－f1（同）； （3）改变“滤波电容调节”开关的位置；改变“鉴相增益调节”开关的位置，观
8
置“闭环”，调节参考频率的大小，直到环路锁定（将示波器的探头接到 P301 检测环路的锁定情况，到示波器显示的频率等于数码管显示的频率，并且示 波器显示的波形最纯净的时候，环路即为锁定）。测试各关键点的波形：P305， P307，P308，P310，P311，P312。 （2）观察 PD 的两个输入信号的相移大小：示波器的两个探头分别接 P311 和 P312， 缓慢调节“相移调节”的电位器 VR301，用示波器直流档监测 P307 和 P308， 观察当相移改变的时候，环路是如何跟踪相移的变化并锁定的。作出相移角 θ和观测到的直流电压 U 的关系曲线。 （3）改变 S305、S304 的位置，观察环路的变化。（选做） 六、 实验报告要求 1、正确画出要求的各种波形和表格； 2、用坐标纸作出 VCO 的 U－f 曲线； 3、分析同步带和捕捉带的大小并且说明理由。 七、预习要求 1、认真预习锁相环的基本概念和各部分的原理，以及本实验的相关内容； 2、认真预习本指导书的全部内容； 3、认真复习教材上各种环路滤波器的电路图和幅频特性曲线以及相关内容。
锁相环路实质是一个负反馈的相位差自动调节系统。 1、 锁相环路的构成
图 1 锁相环基本框图 （1） 鉴相器
鉴相器是相位差转换成电压的变换器（θe / V 变换器、相差/电压变换器）， 它把两个信号 U2（t）和 U1（t）的相位进行比较，产主对应于两个信号相位差 θe 的误差电 Ud（t）。
1
图 2(a) 鉴相器模型
三、 实验仪器与设备 1、双路稳压电源 一台 2、双踪示波器 一台 3、信号源 一台 4、小平口螺丝刀 一把 5、锁相环与频率合成器实验模块 一块
四、 实验原理
1、PLL 频率合成器是在 PLL 的基础上进行的，关于 PLL 的工作原理，不在重述， 只需要介绍一下频率合成器的知识。 （1）直接频率合成：将一个或者多个高精度和高稳定度的频率源，利用混频器、
察对环路带宽的影响； （4）测量 VCO 特性：“环路姿态”开关置“开环”，示波器探头接在 P406。从
P407 输入可调的直流电压，分别测量输入直流电压 U 为 1、2、3、4、5、6、 7、8V 时对应的频率（用示波器测量），并作出 U－F 关系的表格和曲线。 2、数字鉴相 PLL 部分（锁相环二） （1）锁相环二所需的参考频率是从“频率合成器”部分提取的。将 S301、S302
图 13 锁相环的闭环的等效模型 3、锁相环的稳态信号响应（线性跟踪）
从锁相环的开环和闭环等效模型可以看到：从相位差→误差电压→（频率） 相位的变换（θe / V / θ变换）过程中，经过了 Ud→Uc 的积分（滤波），还经过 压控振荡器的频率量到相位量的积分（滤波）变换，锁相环从输入的θe 到输出 的θ，经过了一次以上的积分（滤波），锁相环对输入的θe 信号产生低通滤波的 作用。
频率合成器的输出噪声主要由寄生干扰和相位噪声组成。集中反映在输 出信号的频谱纯度上。
噪声小表现在中心频率 f0 稳定，相位噪声谱宽度窄小，寄生干扰幅度
小，频谱幅度高且谱线光滑。
图 6 鉴相器的输出电压 Ud
2
② 对于频率跳变信号，如 f1 输入已调 2FSK 信号，由高低频率 fH、fL 组成，f2 输入 fL 信号，则鉴相器的输入输出信号为：
图 7 f1 ：FSK 信号
图 8 f0： FSK 的 fL 信号
图 9 f1 与 f0 的相差θe
图 10 鉴相器的输出电压 Ud （2）环路滤波器
9
实验二 频率合成器实验
一、实验目的： 1、掌握锁相频率合成器的工作原理和主要技术指标； 2、学会测量频率合成器的性能指标； 3、了解 PLL 频率合成器的电路构成和应用。
二、实验内容 1、观察 PLL 频率合成器的电路构成； 2、察基准频率、其波形以及基准频率和 PD 的参考频率的关系； 3、PLL 频率合成器主要技术指标的测量； 4、观察 PD、LF、VCO 等关键点波形，并加以分析。
输入波形，频率变化率为（2 次 /秒） 输入波形的频率变化曲线
输出波形，频率变化率为（2 次 /秒） 输出波形的频率变化曲线
输入波形的相位变化曲线
输出波形的相位变化曲线
图 15 输入相位（频率）变化率为 2Hz 的信号时的输出情况
输入波形，频率变化率为（10 次 /秒）
输出波形，频率不再变化
输入波形的频率变化曲线
接分频器（固定或者可编程分频）实现对参考频率 fr 的倍频。环路锁定后， fr = f0 / N ，即有 f0 = Nfr 。
10
fr
PD
LF
VCO fo
÷N
图 1 简单锁相频率合成器
改变 N 的数值就可以实现对参考频率的可变频率。在实现除法运算的时候， 通常不在环路的反馈支路上设置倍频器，而采用前置分频法对参考频率实 行固定或者程序分频。锁相频率合成器的分析与一般的锁相环电路的分析 方法是完全相同的，我们只需要把 VCO 与分频器看成一个整体，组合一 个 VCOa，这时相当于 VCOa 的压控灵敏度 K0 是原来 VCO 的 1/N，随着 N 取不同的数值，压控灵敏度产生 K0 产生很大的变化，分析 PLL 状态的时 候，需要对应 K0 最大、最小值进行分析。
图 2（b） 异或门鉴相曲线
图 2（c）数字比相器的鉴频鉴相曲线
如图 2 的数字比相器，其特性可以理解为： ① 对于相位跳变信号，如 f1 输入已调 2PSK 信号，f2 输入载波信号，则鉴相器
的输入输出信号为：
图 3 f1 ：PSK 信号 图 4 f0： 载波信号 图 5 f1 与 f0 的相差θe
图 19 同步带测量方框图 同步带的测量可以用图 20 的测量方法：环路锁定之后，缓慢提高信号源的输 入频率，直到输入输出频率不相等，测出ΔωH；用同样方法测量ΔωL，环路锁 定之后，降低信号源的输入频率，直到输入输出频率不相等，测出ΔωL。
图 20 PLL 同步带范围 （2） 捕捉过程：环路由失锁进入锁定的过程。
环路滤波器的作用是滤除误差电压 Ud（t）中的高频成分和噪声，以保证环 路所要求的性能，增加系统的稳定性。环路滤波器常用的类型有 RC 积分滤波器， 无源比例积分滤波器，有源比例积分滤波器。 （3）压控振荡器
VCO 的技术指标：中心频率、频率变化范围、频率稳定度、相位噪声、压控 线性度、压控灵敏度。
2、 频率合成器的主要技术指标 （1）频率范围：
指的是频率合成器输出的最低频率 fomin 和最高频率 fomax 之间的变化范围。
（2）频率稳定度：
11
输出的频率稳定度定义为： ∆f f 0T
式中： f0 为输出标称频率 ∆f / T 为单位时间内的频率漂移量，
输出频率的稳定度主要取决于参考频率的稳定度和环路噪声的大小等 因素。环路设计合理时，输出频率的稳定度和参考频率相等或者十分接近。 （3）噪声：
度大小与输入基本相同； ② 当输入信号的相位变化率＞ωn 时，输出信号的频率、相位还有变化，但是变
化幅度已经被衰减； ③ 当输入信号的相位变化率＞＞ωn 时，输出信号的频率、相位的变化幅度已经
被衰减到趋于 0，输出信号的频率相位可以看成恒定值，等于输入信号的中心 频率；
下图是二阶锁相环的闭环频率响应曲线表明，二阶锁相环实际是一个低通滤 波器。图 18 横坐标表示的是输入信号相位的频谱，而非输入信号电压的频率。