锁相环路参数测试
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。
锁相环路参数测试
测相位比较器的鉴相灵敏度Kd
fr △ U（v）
此表格在SW404开关1、7处测一组数据，实验报告要求 画出相位比较器特性图（鉴相灵敏度），如图1坐标 。 简便方法：用测同步带的方法测试.先测频率、相位差纪 录下数据后，再测相应频率和电压。
测VCO压控振荡器的灵敏度KO
在实验报告用表中数据画出压控特性图如图2坐标。
• 观察环路的锁定情况 1、测试条件：k402置“1” ，N分频器置001，8位开关的4，7位置on 时，环路的工作情况,打开直流电源。 2、先找到环路的锁定频率点，将INPUT端的输入信号去掉，测出压控 振荡器的自然振荡频率，使信号源的输出频率等于该频率，并将其接 到INPUT端，此时环路为锁定状态，用示波器观察有：
实验电路图
测同步带和捕捉带 同步带测试：
在环路锁定状态下，改 变信号源频率 f r ，使环路保 持锁定时，找到最大fH、最小 fL锁定频率点，计入表中。
捕捉带测试：
在环路处于失锁状态下，
改变信号源频率 f r，分别找到 环路捕捉到的最大fH’、最小fL’ 锁定点的频率，计入表中。
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。
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 。
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 。
实验五锁相环测试及应用实验报告
：锁相环测试及应用实验试验目的：1．了解锁相环的组成、基本原理及性能特点。
2．掌握集成锁相环4046芯片的使用方法。
3．掌握锁相环路及各部件性能（鉴相特性、压控特性、同步带和捕捉带）的测试方法。
4．掌握锁相调频、锁相鉴频电路的构成、基本原理及参数测试测试方法。
5．掌握简单锁相频率合成器的基本原理及性能指标的测试方法实验设备：1．调幅与调频发射模块。
2．直流稳压电压GPD-3303D3．F20A 型数字合成函数发生器/计数器 4．DSO-X 2014A 数字存储示波器实验原理：1. 锁相环的组成及基本原理锁相环路（PLL ）亦称自动相位控制（APC ）电路，它是一种利用相位误差消除频率误差的反馈控制系统。
如图1所示，由鉴相器（相位比较器）、环路滤波器（低通滤波器）和压控振荡器三个基本部件组成。
若o i f f ≠，瞬时相位差ϕ∆将随时间而变化；若i of f ϕ∆=保持固定值。
锁相环就是利用两个信号之间相位差的变化，控制压控振荡器的输出信号频率，最终使两个信号相位差保持为常数，达到频率相等。
锁相环的工作过程：如图1所示，若o i f f ≠，必将引起ϕ∆的变化，鉴相器输出正比于ϕ∆的误差电压()d u t 。
经环路滤波器滤除()d u t 中的高频分量和噪声，产生缓慢变动的直流电压()c u t 。
VCO 受控于()c u t ，使得振荡频率o f 与输入参考频率i f 的频差逐渐减小，直到o i f f =，电路达到稳定平衡状态，即锁定状态。
此时，ϕ∆保持一个不变的稳态相差ϕ∞，以维持电路的平衡状态。
需要指出，环路能达到锁定状态，是在o f 与i f 相差不大的范围内。
2. 几个重要概念 ⑴ 失锁与锁定开始工作时， o i f f ≠，ϕ∆不固定，环路处于不稳定状态，称为失锁。
当o i f f =时，ϕ∆保持常数，电路进入稳定状态，称为锁定。
⑵ 跟踪过程与捕捉过程在环路锁定状态下，如果输入信号频率i f 发生变化，环路通过自身的调节作用，使输出信号频率o f 以同样的规律跟随着变化，并且始终保持o i f f =，这个过程称为跟踪过程或同步过程。
模拟锁相环实验
高频电子实验报告实验名称：模拟锁相环实验实验目的：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。
实验内容：1、掌握锁相环锁相原理2、同步带和捕捉带的测量3、锁相鉴频,锁相频率合成器实验仪器：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 台实验原理：1、锁相环路的基本组成锁相环由三部分组成，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Vi(t),输出信号为V0(t),反馈至输入端。
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。
)()(t t V e d θ∝2 、集成锁相环NE564的介绍1、限幅器由差分电路组成，可抑制FM 信号的寄生调幅；2、鉴相器(PD)的内部含有限幅放大器，以提高对AM 信号的抗干扰能力：4、5脚外接电容组成环路滤波器，用来滤除比较器输出的直流误差电压中的纹波；2脚用来改变环路的增益；3脚为VCO的反馈输入端；3、VCO是改进型的射极耦合多谐振荡器，有两个电压输出端，9脚输出TTL 电平，11脚输出ECL电平。
VCO内部接有固定电阻，只需外接一个定时电容就可产生振荡；4、施密特触发器的回差电压可通过15脚外接直流电压进行调整，以消除16脚输出信号的相位抖动。
3、电路原理图4、同步带与捕捉带同步带是指从PLL锁定开始，改变输入信号的频率fi （向高或向低两个方向变化），直到PLL失锁（由锁定到失锁），这段频率范围称为同步带。
捕捉带是指锁相环处于一定的固有振荡频率f V，并当输入信号频率fi偏离f V上限值或下限值时，环路还能进入锁定，则称为捕捉带。
测量的方法是从J4输入一个频率接近于VCO自由振荡频率的高频调频信号，先增大载波频率直至环路刚刚失锁，记此时的输入频率为f H1 ,再减小fi ，直到环路刚刚锁定为止，记此时的输入频率为f H2，继续减小fi ，直到环路再一次刚刚失锁为止，记此时的频率为f L1 ,再一次增大fi，直到环路再一次刚刚锁定为止，记此时频率为f L2由以上测试可计算得：同步带为：f H1－f L1捕捉带为：f H2－f L2实验步骤：1、锁相环自由振荡频率的测量将5号板开关S1依次设为“1000”，“0100”，“0010”，“0001”（即选择不同的定时电容）2、同步带和捕捉带的测量设置S2（为0010,即VCO的自由振荡频率为4.5MHz），并连线。
通信电子线路课程设计讲义
通信电子线路课程设计—锁相环的测量与应用一、锁相环的组成及工作原理二、CMOS-CD4046数字锁相环内部电路介绍三、环路参数测量四、锁相环的应用--频率合成器锁相环（Phase lock loop）简称PLL，是广泛应用于广播通讯、自动控制、电子检测等领域内的一种功能部件。
随着电子控制技术，自动化程度的不断提高，锁相环部件的应用得到迅速发展。
目前一种价格比较便宜、功能也比较好的CMOS锁相环CD4046（国产的5G4046）应用比较广泛。
本课程设计的目的是使学生通过实际测量锁相环的参数，熟悉一种集成电路锁相环并通过典型应用——频率合成器来巩固、扩展、深化已学理论知识、培养学生把功能电路应用于工程实践的能力。
一、锁相环的组成与工作原理二、CMOS CD4046数字锁相环内部电路介绍三、环路参数测量3．环路同步带和捕捉带的测量同步带和捕捉带分别测量2次，记录2次的测量值，并计算2次测量的平均值。
4．鉴相器测试在环路锁定情况下测量相位比较器P c I和相位比较器P c II的鉴相特性曲线。
测试方法：在环路同步带内14脚接高频信号源，输入正弦波信号，改变14脚输入信号的频率，从小到大变化。
用示波器分别测试14脚和3脚的电压波形，观察它们之间相位差的变化，同时测出9脚对应的输出电压值。
针对相位比较器P c I和相位比较器P c II分别展开测试，测试数据填入下表，分别作出相位比较器P c I和相位比较器P c II的鉴相特性曲线。
表5-1 鉴相器P c I相位差Δθ（弧度）0V d（V）表5-2 鉴相器P c II相位差Δθ（弧度）0V d（V）5．锁相系统静态测量测试环路在锁定状态时，相位比较器输出的误差电压与输入频率之间的关系。
四、锁相环的应用—频率合成器2122。
实验十锁相环电路测试
实验十 锁相环电路测试一、实验目的1． 加深对锁相环大体工作原理的明白得。
2． 把握锁相环同步带、捕捉带的测试方式，增加对锁相环捕捉、跟踪和锁定等概念的明白得。
3． 把握集成锁相环CD4046的利用方式。
二、实验仪器1．锁相环调频与测试电路实验板2．高频信号源、低频信号源、100MHz 双踪示波器、万用表。
三、锁相环与CD4046集成锁相环锁相环由相位比较器(PC)、低通滤波器( LP)、压控振荡器( VCO)三个大体部件组成。
锁相环路是一个相位误差操纵系统，它将参考信号与输出信号之间的相位进行比较，产生相位误差电压来调整输出信号的相位，以达到与参考信号同频的目的。
锁相环路由于具有良好的跟踪特性、窄带滤波特性和良好的门限特性等一些特殊的性能，而普遍应用于电子技术的各个领域。
图10-1是锁相环的组成框图。
图10-1锁相环的组成框图相位比较器用来比较输入信号)(t u i 与压控振荡器输出信号)(t u o 的相位，输出电压对应于这两个信号相位差的函数，称为误差电压)(t u d 。
低通滤波器是滤除)(t u d 高频分量及噪声，输出低频分量。
压控振荡器受环路滤波器输出低频电压)(t u C 的操纵,使振荡频率向输入信号的频率靠拢，最后若是压控振输出信号的频率和输入信号的频率维持一致，二者的相位差维持某一恒定值，那么相位比较器的输出将是一个恒定直流电压，低通滤波器的输出就是一个直流电压，这时，环路处于“锁定状态”。
与锁相环有关的几个大体概念：环路锁定： 若是环路有一个输入信号)(t u i ，开始时输入频率i ω不等于VCO 的振荡频率o ω，即o i ωω≠。
若是i ω 与o ω 相差不大，在适当的范围内，相位比较器输出一误差电压)(t u d ，经低通滤波器后输出)(t u C ，操纵VCO 的频率，使其输出频率转变接近到i ω，趋向o i ωω=，而且两信号的相位差为常数，这种状态称为环路锁定。
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。
锁相环指标 -回复
锁相环指标-回复什么是锁相环指标？锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种用于时钟生成和频率合成的电路。
锁相环指标是对锁相环电路性能进行评估和描述的一系列参数。
这些指标可以用来评估PLL的稳定性、带宽、相位噪声等重要性能。
1. 锁相环的基本原理和结构锁相环由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）和分频器组成。
其基本原理是通过不断调整VCO的频率和相位，使其与参考信号保持同步。
相位比较器将参考信号和VCO输出的信号进行相位比较，并产生一个误差信号。
这个误差信号经过低通滤波器后，被送至VCO进行频率和相位调整。
2. 锁相环指标的分类锁相环指标通常可以分为稳定性指标、带宽指标、相位噪声指标等几个方面。
稳定性指标主要包括：锁定时间、追踪范围、捕获范围等。
锁定时间是指锁相环从失锁状态转移到锁定状态所需的时间，是评估锁相环速度的重要指标。
追踪范围是指锁相环能追踪的输入频率范围，超出追踪范围的输入信号会导致失锁。
捕获范围是指锁相环能捕获的输入频率范围，超出捕获范围的输入信号也会导致失锁。
带宽指标主要包括：环路带宽、相位裕度等。
环路带宽是指锁相环的频率响应范围，描述了PLL对输入信号的跟随能力。
相位裕度是指锁相环频率响应的相位裕量，决定了锁定后的相位稳定度。
相位噪声指标主要包括：相位噪声密度、杂散频率等。
相位噪声密度是指在单位频率范围内，锁相环输出信号的相位噪声功率。
杂散频率是指锁相环输出信号中除了基频外的其它频率分量。
3. 如何评估锁相环指标评估锁相环指标通常需要进行实验测试或进行模拟仿真。
其中，常用的测试方法包括锁定时间测试、频率响应测试、相位噪声测试等。
在锁定时间测试中，输入一个频率变化较大的信号，观察锁相环从失锁到锁定所需的时间。
锁相环的响应快速且稳定的特性表示较好的锁定时间。
频率响应测试通常通过输入不同频率的正弦波信号，并测量锁相环输出的幅值和相位，以绘制幅频响应和相频响应曲线。
锁相环(PLL)环路带宽
锁相环(PLL)环路带宽测量锁相环的抖动传输函数基于定时系统的锁相环中的抖动传播，可以通过测量系统部分的抖动传输函数加以确定。
这种测试刻画了被测对象的抖动幅值相对于抖动频率的响应。
图1所示的是利用力科的LW420任意波形发生器和带XMAP扩展运算选件的力科WaveMaster TM 数字示波器所进行的典型的抖动传输函数测试的结果。
XMAP包含有在本例中所使用的抖动和时间(JTA)测量参数。
这个测试也可以利用可以产生相位调制信号的信号源进行测试，调制信号需具有可控的相位偏移和能够覆盖所期望的频率范围的调制带宽。
力科LW420可以产生具有足以测试达数10 MHz信号的调制带宽的相位调制信号。
也可利用阶跃频率正弦调制和宽带阶跃调制函数进行测试。
两种情况下，调制带宽要高于10 MHz。
利用一个阶跃函数来调制66.67 MHz的输入信号载波的相位。
在图3中，利用时间间隔误差(TIE)参数来检测被测对象的输入和输出阶跃响应（轨迹F2和F5）。
TIE参数测图1测试锁相环为基楚,零延迟时钟缓冲器的环路带宽量了信号沿和理想参考时钟之间的时间差。
在实际应用中，TIE测量的是信号的瞬时相位。
抖动追踪绘制了基于周期—周期的TIE参数，并解调相位调制信号。
通过将经解调的阶跃函数进行微分，来获得脉冲响应（轨迹F3和F6）。
经平均的快速傅立叶变换(FFT)将脉冲响应转换为PLL 输入和输出的频率响应，分别如轨迹F4和F7所示。
最后一步是将输出响应频谱相对于输入响应频谱归一化。
图4所示的是以对数-线性(Log-Lin)格式显示的归一化频率响应。
将数据转换为常规的对数-对数(Log-Log)格式，可以将数据导入到Excel电子表格。
如前边的图1所示。
利用WaveMaster XMAP 提供的8个运算轨迹，容易同时计算所有的测量成分。
可以和第三方的Windows程序直接连接，进一步提供了方便，如Excel，它提供了大量的分析和绘制功能。
锁相环指标 -回复
锁相环指标-回复什么是锁相环指标？锁相环指标是指用来衡量锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）性能的各种参数和指标。
PLL是一种电路系统，通过对输入信号的相位进行比较，并根据比较结果调整本身输出信号的相位，从而使输出信号保持与输入信号的相位同步。
在各种通信、控制和测量领域，PLL已经广泛应用。
而锁相环指标则是评估PLL工作性能和稳定度的重要依据。
有哪些常见的锁相环指标？实际上，锁相环的指标非常多，并且根据具体应用的不同可能略有差异。
下面列举几个常见的锁相环指标：1. 锁定时间（Lock time）：指PLL从失锁状态转变为锁定状态所需要的时间。
锁定时间短是衡量PLL性能和适用性的重要指标之一。
2. 锁定范围（Lock range）：指PLL在输入信号频率范围内能够保持稳定锁定的能力。
通常用频率范围或相位范围来表示。
3. 噪声性能（Noise performance）：指PLL对输入信号中的噪声和扰动的抵抗能力。
好的锁相环应该能够在抑制噪声的同时保持输出信号的稳定性。
4. 抖动（Jitter）：指信号在时间上的不稳定性，可以通过锁相环来降低抖动。
抖动越小，表明锁相环性能越好。
5. 相位噪声（Phase noise）：指锁相环输出信号相位随时间的变化情况。
相位噪声小的锁相环输出信号更加稳定。
6. 频率稳定度（Frequency stability）：指锁相环输出信号频率的变化程度。
频率稳定度好的锁相环输出信号与输入信号的频率差距很小。
以上仅为锁相环指标中的几个常见要素，根据不同应用的需求，可能还会有其他更具体的指标。
锁相环指标如何优化？优化锁相环指标是实际应用中非常重要的任务，因为合理的指标设计和优化可以提高PLL的性能，提高系统的可靠性和稳定性。
1. 设计合适的环路带宽：适当选择环路带宽可以平衡相位噪声和锁定时间的要求。
过高的带宽容易引入噪声，过低的带宽又会增加锁定时间。
2. 添加滤波器：通过添加滤波器来抑制输入信号中的噪声和频率扰动，从而提高锁相环的噪声性能和稳定性。
锁相环指标 -回复
锁相环指标-回复什么是锁相环指标？锁相环（PLL）是一种电子反馈系统，用于调节信号的频率和相位。
锁相环指标是用来描述锁相环性能的量化指标。
锁相环指标通常包括锁定时间、锁定范围、抖动、输入偏置等。
锁相环指标的详细解释如下：1. 锁定时间：锁相环的锁定时间是指从输入信号发生变化到锁相环稳定在新的输出状态所需要的时间。
锁定时间越短，锁相环的响应速度越快。
2. 锁定范围：锁相环的锁定范围是指锁相环能够跟踪的输入信号的频率范围。
锁定范围越广，锁相环适应不同频率的输入信号能力越强。
3. 抖动：锁相环的抖动是指输出信号在稳定锁定状态下的频率和相位误差。
抖动越小，锁相环的稳定性和精度越高。
4. 输入偏置：锁相环的输入偏置是指输入信号与锁相环内部参考信号之间的相位差。
输入偏置越小，锁相环的跟踪效果越好。
为何需要锁相环指标？锁相环指标对于电子系统设计和应用至关重要。
它们是评估锁相环性能和判断锁相环是否满足系统需求的依据。
锁相环指标的合理选择可以确保系统的稳定性、精度和实时性。
以移动通信系统为例，锁相环指标的好坏直接影响信号的传输、检测和处理。
在无线通信中，移动信号的频率、相位和稳定性要求非常高，锁相环用于调整持续变化的信号以保持稳定性。
如果锁相环指标不达标，信号将可能失真、丢失或传输不及时。
如何评估锁相环指标？评估锁相环指标需要进行一系列测试和分析。
常见的锁相环指标测试方法有以下几种：1. 测试锁定时间：在输入信号变化时，观察输出信号的响应时间。
多次测试并取平均值以获得可靠的结果。
2. 测试锁定范围：逐渐改变输入信号的频率，观察锁相环的跟踪能力和输出信号的稳定性。
一般使用频谱仪或示波器进行测试。
3. 测试抖动：使用高精度的频率计或相位计对输出信号进行测量，计算其频率和相位误差。
抖动可以通过信号处理和滤波来减小。
4. 测试输入偏置：输入一个稳定的参考信号和待测试信号，测量两者的相位差。
使用示波器或均衡器等仪器进行测量。
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。
实验五 锁相环路的实验研究
实验五 锁相环路的实验研究一、实验目的1．通过实验深入了解锁相环的工作原理和特点。
2．初步掌握锁相环主要参数的测试方法。
二、实验原理1．锁相环路的工作原理锁相环路主要由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)及压控振荡器(VCO)三个基本部件组成，它是一种相位负反馈自动调节系统，允许用外部参考信号去控制环路内部振荡器的频率和相位。
如果环路输入信号频率f i 与VCO 输出信号频率f o 之间的起始频差不太大，鉴相器会输出一个误差电压u d ，它与环路输入电压U s 和输出电压U o 之间的相位差θe 有关，经环路滤波器后，U d 中的高频分量被基本滤除，环路滤波器输出一个真正反映相位差θe 变化的低频分量U c ，VCO 在U c 的控制下，其振荡频率发生变化，并且向着减小环路相位差的方向变化。
当环路锁定后，U S 和U o 之间不存在频差，只存在一个固定的稳态相位差。
锁相环路对信号相位的传递具有低通滤波特性，其通带与环路滤波器参数有关。
环路滤波器的带宽直接影响环路的捕捉性能。
锁相环路各部件的传递函数分别为：PD ：)(sin )(t K t u e d d θ= (2-22))()()(t u s F t u d c ⋅= (2-23)LF ：)()()(t t t o i e θθθ-= (2-24)VCO ：0()()d to o c t K u t t θ=⎰ (2-25) 2．锁相环路主要性能参数及指标的测量在设计锁相环路，特别是根据特定需要设计合理的环路滤波器元件参数前，应该事先知道环路另外两个部件的基本参数，即PD 的鉴相灵敏度K d (v/rad)和VCO 的压控灵敏度K o (rad/s. v)。
(1)VCO 压控灵敏度的测量VCO 压控灵敏度的定义为o o cf K U ∆=∆ (Hz/V) (2-26) 或 c o o U K ∆∆=ω (rad/s.v) (2-27) (2)环路同步带Δf H 与捕捉带Δf p 的测量① 同步带测量：首先调节信号源输出频率(锁相环输入频率f i )，使环路处于良好的锁定状态，即示波器上u i 和u o 波形不但清晰稳定，而且要尽可能保持很小的相位差。
模拟锁相环测试实验
• 5、测量PLL的主要指标。 • （1）频率范围：在PLL锁定的情况下，分别向高、低反 向调节 P206的输出频率， • 记录并算出频率合成器的频率范围。 • （2）频率稳定度：将VCO 输出置于1.000000MHz，示波 器探头接在 P206，观察 • 示波器的显示频率10分钟，记录这10 分钟内示波器的最 高频率和最低频率， • 计算出这10分钟内的频率稳定度。 • （3）噪声：用示波器观察P206 输出的杂波，估计噪声的 大小。 • （4）信道数量和频率间隔：计算并记录。 • （5）频率转换时间：按动S201、S202、S203等键，改 变输出频率，监视并记录 • P205 LF出的VCO 控制电压变化过程，分析频率转换时间。
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。
fr
PD
LF
VCO
foΒιβλιοθήκη ÷N图1 简单锁相频率合成器
图2
PLL频率合成器的框图
三、 实验步骤
• 1、观察PLL频率合成器部分的电路结构和各测试点的意 义； • 2、观察基准频率。示波器探头拨到衰减10 倍位置，测量 P201的基准频率波形， • 并记录；微调VC210，使之准确谐振在 10.240000MHz， 并且幅度较大； • 3、用示波器分别测试关键点P203（PD 出）、P205（LF 出）、P206（VCO 缓冲出） • 的波形并记录； • 4、按动 S201、S202、S203 等键，改变输出频率，测量 P206 波形并且对数码管 • 显示的输出频率和示波器读出的频率是否相等；
锁相环(PLL)环路带宽
锁相环(PLL)环路带宽测量锁相环的抖动传输函数基于定时系统的锁相环中的抖动传播，可以通过测量系统部分的抖动传输函数加以确定。
这种测试刻画了被测对象的抖动幅值相对于抖动频率的响应。
图1所示的是利用力科的LW420任意波形发生器和带XMAP扩展运算选件的力科WaveMaster TM 数字示波器所进行的典型的抖动传输函数测试的结果。
XMAP包含有在本例中所使用的抖动和时间(JTA)测量参数。
这个测试也可以利用可以产生相位调制信号的信号源进行测试，调制信号需具有可控的相位偏移和能够覆盖所期望的频率范围的调制带宽。
力科LW420可以产生具有足以测试达数10 MHz信号的调制带宽的相位调制信号。
也可利用阶跃频率正弦调制和宽带阶跃调制函数进行测试。
两种情况下，调制带宽要高于10 MHz。
利用一个阶跃函数来调制66.67 MHz的输入信号载波的相位。
在图3中，利用时间间隔误差(TIE)参数来检测被测对象的输入和输出阶跃响应（轨迹F2和F5）。
TIE参数测图1测试锁相环为基楚,零延迟时钟缓冲器的环路带宽量了信号沿和理想参考时钟之间的时间差。
在实际应用中，TIE测量的是信号的瞬时相位。
抖动追踪绘制了基于周期—周期的TIE参数，并解调相位调制信号。
通过将经解调的阶跃函数进行微分，来获得脉冲响应（轨迹F3和F6）。
经平均的快速傅立叶变换(FFT)将脉冲响应转换为PLL 输入和输出的频率响应，分别如轨迹F4和F7所示。
最后一步是将输出响应频谱相对于输入响应频谱归一化。
图4所示的是以对数-线性(Log-Lin)格式显示的归一化频率响应。
将数据转换为常规的对数-对数(Log-Log)格式，可以将数据导入到Excel电子表格。
如前边的图1所示。
利用WaveMaster XMAP 提供的8个运算轨迹，容易同时计算所有的测量成分。
可以和第三方的Windows程序直接连接，进一步提供了方便，如Excel，它提供了大量的分析和绘制功能。
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
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。
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实验电路图
测同步带和捕捉带 同步带测试：
在环路锁定状态下，改 变信号源频率 f r ，使环路保 持锁定时，找到最大fH、最小 fL锁定频率点，计入表中。
捕捉带测试：
在环路处于失锁状态下，
改变信号源频率 f r，分别找到 环路捕捉到的最大fH’、最小fL’ 锁定点的频率，计入表中。
此表格在SW404(8位)开关处，4、7，1、7分别各测一组数据
实验十七、锁相环路参数测试
• 一、实验目的 • 1、掌握基本锁相环工作原理 • 鉴相器将两个输入信号进行相位比较，鉴相器输出Ud电压 正比于两路输入信号的相位差，环路滤波器得到一个平均 电压Uc， Uc 控制压空振荡器输出频率f0的变化,使鉴相器 的两路输入信号的相位不断减小，直到鉴相器的输出相位 差为0，或为某一固定值即直流，环路锁定，输出频率为f0 • 滤波器：起平滑鉴相器输出电压的作用。 • 压控振荡器：输出频率受电压VC控制的振荡器。 • 可见：锁相环是依据一定的相位差来调整压控振荡器的频 率的，当环路锁定时，鉴相器的输入频率相等，相位差确 定。 • 2、熟悉锁相环的电路组成与工作原理。
• 观察环路的锁定情况 1、测试条件：k402置“1” ，N分频器置001，8位开关的4，7位置on 时，环路的工作情况,打开直流电源。 2、先找到环路的锁定频率点，将INPUT端的输入信号去掉，测出压控 振荡器的自然振荡频率，使信号源的输出频率等于该频率，并将其接 到INPUT端，此时环路为锁定状态，用示波器观察有：
测相位比较器的鉴相灵敏度Kd
fr △ U（v）
此表格在SW404开关1、7处测一组数据，实验报告要求 画出相位比较器特性图（鉴相灵敏度），如图1坐标 。 简便方法：用测同步带的方法测试.先测频率、相位差纪 录下数据后，再测相应频率和电压。
测VCO压控振荡器的灵敏度KO
在实验报告用表中数据画出压控特性图如图2坐标。