锁相环和频率和成
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倍频电路框图
➢ 当反馈环路是分频器时→倍频电路 ➢ 当反馈环路是倍频器时→分频电路 ➢ 当反馈环路是混频器和中频放大器时→混频电路
精选ppt
应用之二：锁相调频和鉴频
锁相环调频
锁相环鉴频
锁相环使VCO的中心 频率稳定在晶振频率 上，同时调制信号也 加至VCO上，从而实 现调频
当输入调频波的频率发生 变化时，经PD和LF后将得 到一个与输入信号的频率 变化相同的控制电压，即 精选实ppt 现鉴频
频率合成器的主要技术指标
频率范围
——频率合成器的工作频率范围
频率间隔
——相邻频率之间的最小间隔，又称分辨力
频率转换时间
——从一个工作频率转换到另一个工作频率，并达 到稳定工作所需要的时间
频率稳定度与准确度
稳定度——在一定时间内频率偏差标称频率的程度 准确度——实际工作频率与标称频率之间的偏差
频谱纯度——输出信号接精选的ppt 正弦波的程度
6.2 锁相环的性能分析
本节内容：
鉴相器的电路模型 环路滤波器的电路模型 压控振荡器的电路模型 锁相环的相位模型及环路方程 捕捉过程 跟踪过程 锁相环的基本特性
精选ppt
鉴相器的电路模型
鉴相器框图
鉴相器电路模型
分析
1.鉴相器的输出电压是ui(t)和uo(t)相位差的函数 。 2.典型的乘积型鉴相器中，鉴相器的低频分量输出为：
集成锁相环简介
集成锁相环按其内部电路结构可分为
模拟锁相环和数字锁相环
集成锁相环按其用途可分为
通用型和专用型
集成锁相环按其工作频率可分为
低频（1MHz以下）、高频（1~30MHz）和超高 频（30MHz以上）
几种通用的集成锁相环
L565（低频）、L562（高频）和L564（超高频）
精选ppt
应用之一：锁相倍频、分频与混频
跟踪带（同步带）
➢能够维持环路锁定所允许的最大固有频差|Δωi| ，
称为锁相环路的跟踪带或同步带。
跟踪带（同步带）和环路滤波器的带宽及 压控振荡器的频率控制范围有关。
精选ppt
锁相环的基本特性
良好的窄带特性
➢ 环路相当于一个高频窄带滤波器，只让输入信号频率附 近的频率成份通过
锁定后没有频差
➢ 环路锁定后，输出信号与输入信号频率相等，没有剩余 频差（有微小固定相差）
发送端完全相同的色副载波。而其中的色同步信号 是其产生的基准。图中利用锁相环使VCO产生的色 副载波，根据锁相环的工作特点，该信号的频率和 相位受输入端色同步信号的控制。
精选ppt
应用之五：锁相接收机
原理框图
工作原理 通过锁相环VCO产生本振频率，实现对输入信号
频率的跟踪，保证输出中频信号频率相对稳定。 精选ppt
u d ( t ) A d se i ( t ) 其 ne ( t ) 中 i( t ) O ( t )
3. 乘积型鉴相器具有正弦精规选pp律t 的鉴相特性。
环路滤波器的电路模型
常见环路滤波器的形式
环路滤波器电路模型
微分方程 ：
uC(t)A F(p)ud(t)
精选ppt 其中，AF(p)为传递函数。
压控振荡器的电路模型
压控振荡器的特性可用调频特性来表示 压控振荡器的电路模型
在一定范围内ω 与 o
uc(t) 几乎成线性关系
有：0rA0uC(t)
A0为VCO的压控灵敏度。
P=d/dt为微分算子
精选ppt
锁相环的相位模型及环路方程
锁相环的相位模型
环路方程
e(t)i(t)o (t)i(t) A d A o A F (p )1 p sie n (t)
p e ( t) A d A o A F ( t) si e ( tn ) p i( t)
瞬时频差
控制频差 精选ppt
固有频差
捕捉过程—环路由失锁进入锁定的过程
a. Δ到ωuC(it较) →小控→制udV(tC) 能O→顺环利路通锁过定LF得 b. Δ减时ω→间长i较uC→大(t)环→较路小ud锁(→t)定经通频过率LF牵有引较过大程衰 c. ΔuC(ωt) i→很V大C→O不ud受(t)控不→能环通路过失LF锁产生
捕捉带(Δωp )—— 环路由失锁进入锁定所允 许信号频率偏离ω 的最大值。
r
捕捉时间ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱτP )——环路由失锁状态进入锁定 状态所需的时间 精选ppt
跟踪过程—环路维持锁定的过程
跟踪过程（同步过程）
➢如化=ω果 ，i 的输 则V锁入C定信O状号振态频荡，率频称ω率为iω或跟o跟V踪C踪O过ω振程i荡而或频变同率化步ω，过o维程发持。生ω变o
自动跟踪特性
➢ 环路在锁定时，输出信号频率和相位能在一定范围内跟 踪输入信号频率和相位的变化
精选ppt
6.3 集成锁相环路及其应用
本
集成锁相环路简介
节
锁相环的应用
内
➢ 锁相倍频、分频与混频
容
➢ 锁相调频与鉴频 ➢ 调幅波的同频检波
➢ 彩色电视机色副载波的提取
➢ 锁相接收机
频率合成
➢ 主要技术指标
➢ 锁相频率合成精器选ppt
应用之三：调幅波的同步检波
原理框图
工作原理
➢在对DSB及SSB调幅信号解调的同步检波器中， 必须有一与载波信号同频同相 的同步参考信号。 图中用载波跟踪锁相环路，在VCO输出端经900移 相后而得到该信号 。
精选ppt
应用之四：彩色电视色副载波的提取
原理框图
工作原理
在彩色电视中，为了重现彩色，接收端必须要有与
第6章 锁相环路
内
锁相环路的基本工作原理
容
➢ 基本组成
提
➢ 工作原理
要
锁相环路的性能分析
➢ 锁相环路的相位模型与环路方程
➢ 捕捉过程与跟踪过程
➢ 锁相环路的基本特性
集成锁相环路及其应用
➢ 集成锁相环
➢ 锁相环应用
➢ 频率合成
精选ppt
6.1 锁相环基本工作原理
组成框图
工作原理
➢ui(t)和VCO的uo(t) 在PD中进行比较，PD输出的误 差电压ud(t)是二者相位差的函数。如果两者频率 相同，相位差恒定，则经LF后无输出；如果两者 频率不同，则经LF后得到控制电压去控制VCO的 振荡频率，直至环路精进选pp入t “锁定”状态。
单环式锁相频率合成器
由晶体振荡器产生标准频率源fs，经参考分频器R分频后，得到 参考频率fr = fs /R 送到鉴相器的一输入端，VCO输出频率fo经N分
频后送到鉴相器的二输入端 。环路锁定时有fr=fo /N，因此VCO
输出信号频率为fo = N fS /R= N精选frp。pt 即输出信号频率fo为输入参考 信号频率fr的N倍，改变N(分频系数)就可得到不同频率的输出。
➢ 当反馈环路是分频器时→倍频电路 ➢ 当反馈环路是倍频器时→分频电路 ➢ 当反馈环路是混频器和中频放大器时→混频电路
精选ppt
应用之二：锁相调频和鉴频
锁相环调频
锁相环鉴频
锁相环使VCO的中心 频率稳定在晶振频率 上，同时调制信号也 加至VCO上，从而实 现调频
当输入调频波的频率发生 变化时，经PD和LF后将得 到一个与输入信号的频率 变化相同的控制电压，即 精选实ppt 现鉴频
频率合成器的主要技术指标
频率范围
——频率合成器的工作频率范围
频率间隔
——相邻频率之间的最小间隔，又称分辨力
频率转换时间
——从一个工作频率转换到另一个工作频率，并达 到稳定工作所需要的时间
频率稳定度与准确度
稳定度——在一定时间内频率偏差标称频率的程度 准确度——实际工作频率与标称频率之间的偏差
频谱纯度——输出信号接精选的ppt 正弦波的程度
6.2 锁相环的性能分析
本节内容：
鉴相器的电路模型 环路滤波器的电路模型 压控振荡器的电路模型 锁相环的相位模型及环路方程 捕捉过程 跟踪过程 锁相环的基本特性
精选ppt
鉴相器的电路模型
鉴相器框图
鉴相器电路模型
分析
1.鉴相器的输出电压是ui(t)和uo(t)相位差的函数 。 2.典型的乘积型鉴相器中，鉴相器的低频分量输出为：
集成锁相环简介
集成锁相环按其内部电路结构可分为
模拟锁相环和数字锁相环
集成锁相环按其用途可分为
通用型和专用型
集成锁相环按其工作频率可分为
低频（1MHz以下）、高频（1~30MHz）和超高 频（30MHz以上）
几种通用的集成锁相环
L565（低频）、L562（高频）和L564（超高频）
精选ppt
应用之一：锁相倍频、分频与混频
跟踪带（同步带）
➢能够维持环路锁定所允许的最大固有频差|Δωi| ，
称为锁相环路的跟踪带或同步带。
跟踪带（同步带）和环路滤波器的带宽及 压控振荡器的频率控制范围有关。
精选ppt
锁相环的基本特性
良好的窄带特性
➢ 环路相当于一个高频窄带滤波器，只让输入信号频率附 近的频率成份通过
锁定后没有频差
➢ 环路锁定后，输出信号与输入信号频率相等，没有剩余 频差（有微小固定相差）
发送端完全相同的色副载波。而其中的色同步信号 是其产生的基准。图中利用锁相环使VCO产生的色 副载波，根据锁相环的工作特点，该信号的频率和 相位受输入端色同步信号的控制。
精选ppt
应用之五：锁相接收机
原理框图
工作原理 通过锁相环VCO产生本振频率，实现对输入信号
频率的跟踪，保证输出中频信号频率相对稳定。 精选ppt
u d ( t ) A d se i ( t ) 其 ne ( t ) 中 i( t ) O ( t )
3. 乘积型鉴相器具有正弦精规选pp律t 的鉴相特性。
环路滤波器的电路模型
常见环路滤波器的形式
环路滤波器电路模型
微分方程 ：
uC(t)A F(p)ud(t)
精选ppt 其中，AF(p)为传递函数。
压控振荡器的电路模型
压控振荡器的特性可用调频特性来表示 压控振荡器的电路模型
在一定范围内ω 与 o
uc(t) 几乎成线性关系
有：0rA0uC(t)
A0为VCO的压控灵敏度。
P=d/dt为微分算子
精选ppt
锁相环的相位模型及环路方程
锁相环的相位模型
环路方程
e(t)i(t)o (t)i(t) A d A o A F (p )1 p sie n (t)
p e ( t) A d A o A F ( t) si e ( tn ) p i( t)
瞬时频差
控制频差 精选ppt
固有频差
捕捉过程—环路由失锁进入锁定的过程
a. Δ到ωuC(it较) →小控→制udV(tC) 能O→顺环利路通锁过定LF得 b. Δ减时ω→间长i较uC→大(t)环→较路小ud锁(→t)定经通频过率LF牵有引较过大程衰 c. ΔuC(ωt) i→很V大C→O不ud受(t)控不→能环通路过失LF锁产生
捕捉带(Δωp )—— 环路由失锁进入锁定所允 许信号频率偏离ω 的最大值。
r
捕捉时间ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱτP )——环路由失锁状态进入锁定 状态所需的时间 精选ppt
跟踪过程—环路维持锁定的过程
跟踪过程（同步过程）
➢如化=ω果 ，i 的输 则V锁入C定信O状号振态频荡，率频称ω率为iω或跟o跟V踪C踪O过ω振程i荡而或频变同率化步ω，过o维程发持。生ω变o
自动跟踪特性
➢ 环路在锁定时，输出信号频率和相位能在一定范围内跟 踪输入信号频率和相位的变化
精选ppt
6.3 集成锁相环路及其应用
本
集成锁相环路简介
节
锁相环的应用
内
➢ 锁相倍频、分频与混频
容
➢ 锁相调频与鉴频 ➢ 调幅波的同频检波
➢ 彩色电视机色副载波的提取
➢ 锁相接收机
频率合成
➢ 主要技术指标
➢ 锁相频率合成精器选ppt
应用之三：调幅波的同步检波
原理框图
工作原理
➢在对DSB及SSB调幅信号解调的同步检波器中， 必须有一与载波信号同频同相 的同步参考信号。 图中用载波跟踪锁相环路，在VCO输出端经900移 相后而得到该信号 。
精选ppt
应用之四：彩色电视色副载波的提取
原理框图
工作原理
在彩色电视中，为了重现彩色，接收端必须要有与
第6章 锁相环路
内
锁相环路的基本工作原理
容
➢ 基本组成
提
➢ 工作原理
要
锁相环路的性能分析
➢ 锁相环路的相位模型与环路方程
➢ 捕捉过程与跟踪过程
➢ 锁相环路的基本特性
集成锁相环路及其应用
➢ 集成锁相环
➢ 锁相环应用
➢ 频率合成
精选ppt
6.1 锁相环基本工作原理
组成框图
工作原理
➢ui(t)和VCO的uo(t) 在PD中进行比较，PD输出的误 差电压ud(t)是二者相位差的函数。如果两者频率 相同，相位差恒定，则经LF后无输出；如果两者 频率不同，则经LF后得到控制电压去控制VCO的 振荡频率，直至环路精进选pp入t “锁定”状态。
单环式锁相频率合成器
由晶体振荡器产生标准频率源fs，经参考分频器R分频后，得到 参考频率fr = fs /R 送到鉴相器的一输入端，VCO输出频率fo经N分
频后送到鉴相器的二输入端 。环路锁定时有fr=fo /N，因此VCO
输出信号频率为fo = N fS /R= N精选frp。pt 即输出信号频率fo为输入参考 信号频率fr的N倍，改变N(分频系数)就可得到不同频率的输出。