鉴相器(PD)

参考频率fR vR(t) θR(t)
鉴 相 器 ( P D )
一、正弦波相位检波器
(1)正弦波相位检波器电路 (2)工作原理分析
vR(t)=VRmsin(ωRt+θR)
参考频率fR vR(t) θR(t)
v d( t ) PD θe(t) vV(t) θV(t)
D1 i1
相位 误差 电压 vd
压控频率fV
正弦波相位检波器 继续
鉴 相 器 ( P D )
鉴相器输出的线性范围
一、正弦波相位检波器
(1)正弦波相位检波器电路 Kd +π (2)工作原理分析 -π π/2 O 则vd(t)=Kdsin(θV-θR)=Kdsinθe θV-θR (3)正弦波相位检波器的锁相范 正弦鉴相曲线 围为π。 D1 i1 当θe≤30°时，有sinθe≈θe。 Tr + + 则 vd(t)≈Kdθe + + vD1 R C vd1 vV v 此时鉴相器输出的电压与θe成 压控 + R- v d( t ) 频率 线性关系，鉴相效果最好。 + + fV vV fR vD2 R C vd2
实际振荡频率fV
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引言
锁相环路由三大部分组成，如下图所示：
参考频率fR vR(t) θR(t)
PD
fV θV(t) vV(t)
vd(t) θe(t)
LPF
vc(t)
VCO
vV(t)
压 控 输 出
实际振荡频率fV 返回
引言
引言
锁相环路由三大部分组成，如下图所示：
参考频率fR vR(t) θR(t) 压 控
鉴(θ相 器 ( P D ) 显然K 越大， -θ )较小的
Kd—传输灵敏度
d
V
R
变化，因而Kd称为传输灵敏度。
-π
vd(t)
Kd
O
π/2
vd(t)=2b2RVRmVVmsin[Δωt+(θV-θR)]
+π θV-θR
若Δω=(ωV-ωR)=0时，即ωV=ωR 令 Kd=2b2RVRmVVm 则vd(t)=Kdsin(θV-θR)=Kdsinθe 上式说明，鉴相器输出的误 差直流电压vd(t)与两频率的相位
压控 频率 fV
vV v + R
- + -
vD1 R C vD2 R C
D2 i2
+
+
-
vd1 vd2
+
vV f R
-
v d( t )
-
+
正弦波相位检波器 本页完 继续
鉴 相 器 ( P D )
推导输出电压表达式
一、正弦波相位检波器
vR(t)=VRmsin(ωRt+θR)
相位 (1)正弦波相位检波器电路 vd(t) 误差 PD (2)工作原理分析 θe(t) 电压 vD1=vR+vV vd vV(t) θV(t) vD2=vR-vV 压控频率fV vv(t)=VVmcos(ωVt+θV) 二极管的电流为(小信号检波) D1 i1 i1=b0+b1vD1+b2v2D1 Tr i1和i2两式相减 + + i2=b0+b1vD2+b2v2D2 + + vD1 R C vd1 v V 二极管电流的表达式为 vR 压控 + - 2 v d( t ) 频率 i1=b0+b1(vR+vV) +b2(vR+vV) + + fV i2=b0+b1(vR-vV) +b2(vR-vV)2 vV fR vD2 R C vd2 + 不考虑电容C时输出电压为 vd(t)=vd1-vd2=i1R-i2R=(i1-i2)R D2 i2 其中 i1-i2=2b1vV+4b2vRvV 正弦波相位检波器 本页完 继续
vR(t)=VRmsin(ωRt+θR)
一、正弦波相位检波器 (1)正弦波相位检波器电路 (2)工作原理分析
参考频率fR vR(t) θR(t)
v d( t ) PD θe(t) vV(t) θV(t)
D1 i1
相位 误差 电压 vd
压控频率fV
Tr
vv(t)=VVmcos(ωVt+θV)
+ + -
差(θV-θR)成正弦函数关系e Kd——称为传输灵敏度
正弦鉴相曲线
Tr D1 i1
+ + -
压控 频率 fV
vV v + R
- + -
vD1 R C vD2 R C
D21 vd2
+
vV f R
-
v d( t )
-
+
正弦波相位检波器 本页完 继续
鉴 器 ( P D ) 两个频率的(θ -θ 相 )必须
若Δω=(ωV-ωR)=0时，即ωV=ωR 令 Kd=2b2RVRmVVm 则vd(t)=Kdsin(θV-θR)=Kdsinθe 上式说明，鉴相器输出的误 差直流电压vd(t)与两频率的相位
差(θV-θR)成正弦函数关系e Kd——称为传输灵敏度
正弦鉴相曲线
Tr D1 i1
+ + -
压控 频率 fV
vd(t) =2b2RVRmVVmsin[Δωt+(θV-θR)]
vV v + R
- + -
vD1 R C vD2 R C
D2 i2
+
+
-
vd1 vd2
+
vV f R
-
v d( t )
-
+
正弦波相位检波器 继续
一、正弦波相位检波器 变化就能引起较大的误差电压
(1)正弦波相位检波器电路 (2)工作原理分析 当考虑C滤波时输出电压为
续学习《脉冲抽样保持相位比较器》 内容；单击返回，返回学习主页。
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vd(t)
-
D2 i2
+
-
正弦波相位检波器 本页完 继续
鉴 相 器 ( P D )
二、脉冲抽样保持相位比较器 1、脉冲抽样保持相位比较器方框图
二、脉冲抽样保持相位比较器
在Cch上产生的 1、脉冲抽样保持相位比较器方框图 锯齿波电压。 把标准正弦波 转换为矩形脉冲。
Kd
π/2
+π θV-θR
正弦鉴相曲线
Tr D1 i1
则vd(t)=Kdsin(θV-θR)=Kdsinθe 压控 频率 fV (3)正弦波相位检波器的锁相范 围为π。
+ + -
vV v + R
- + -
vD1 R C vD2 R C
D2 i2
+
+
-
vd1 vd2
+
vV f R
-
v d( t )
-
+
vV v + R
- + -
vD1 R C vD2 R C
D2 i2
+
+
-
vd1 vd2
+
vV f R
-
v d( t )
-
+
(3)正弦波相位检波器的锁相范 围为π。
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鉴 相 器 ( P D )
一、正弦波相位检波器
(1)正弦波相位检波器电路 (2)工作原理分析
-π
O
vd(t)
+
+ -
vV v + R
- + -
vD1 R C vD2 R C
D2 i2
+
+
-
vd1 vd2
+
vV f R
-
v d( t )
-
+
正弦波相位检波器 本页完 继续
鉴 相 器 ( P D )
一、正弦波相位检波器
(1)正弦波相位检波器电路 (2)工作原理分析
Tr
D1 i1
+ + -
压控 频率 fV 当考虑C滤波时输出电压为
参考频率fR vR(t) θR(t)
代入正弦函数并展开得
压控 vd(t)=2b1RVVmcos(ωVt+θV) 频率 +2b2RVRmVVmsin[(ωV+ωR)t+θV+θR] f V +2b2RVRmVVmsin[(ωV-ωR)t+θV-θR] 当考虑C滤波时输出电压为
vd(t)=2b2RVRmVVmsin[(ωV-ωR)t+θV-θR] =2b2RVRmVVmsin[Δωt+(θV-θR)]
-
v d( t )
-
+
正弦波相位检波器 继续
鉴 相 器 ( P D )
推导考虑C时的输出电压
一、正弦波相位检波器
vR(t)=VRmsin(ωRt+θR)
相位 (1)正弦波相位检波器电路 vd(t) 误差 PD (2)工作原理分析 θe(t) 电压 不考虑电容C时输出电压为 vd vV(t) θV(t) vd(t)=vd1-vd2=i1R-i2R=(i1-i2)R 压控频率 fV vv(t)=VVmcos(ωVt+θV) 当考虑电容 C时，这 其中 i1-i2=2b1vV+4b2vRvV 两项高频被滤掉。 D1 i1 所以 vd(t)=2b1RvV+4b2RvRvV Tr
(3)正弦波相位检波器的锁相范围为π
在-π/2~+π/2之间，才能进 一、正弦波相位检波器
V
R
(1)正弦波相位检波器电路 (2)工作原理分析 当考虑C滤波时输出电压为
行锁相，因而锁相范围为π。 -π
vd(t)
Kd
O
π/2
vd(t)=2b2RVRmVVmsin[Δωt+(θV-θR)]
+π θV-θR
参考 频率
fV和fR相位比 较误差电压输出。
VCC
恒电流源
fR
开关(形 成锯齿波)
ICH
fR
Cch
抽样 开关
误差信号 (直流)VD
Cd记忆 电容
把压控振荡的正弦 波转换为矩形脉冲。
fV
压控抽 样频率
脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图
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鉴 相 器 ( P D )
2、基本工作原理 (1)锯齿波形成
Tr
vv(t)=VVmcos(ωVt+θV)
+ + -
压控 频率 fV 不考虑电容C时输出电压为 vd(t)=vd1-vd2=i1R-i2R=(i1-i2)R 其中 i1-i2=2b1vV+4b2vRvV
vV v + R
- + -
vD1 R C vD2 R C
D2 i2
+
+
-
vd1 vd2
+
vV f R
D2 i2
vd(t)
+
-
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鉴 相 器 ( P D )
▶正弦波相位检波器内容结束页
一、正弦波相位检波器
(1)正弦波相位检波器电路 Kd +π (2)工作原理分析 -π π/2 O 则vd(t)=Kdsin(θV-θR)=Kdsinθe θV-θR (3)正弦波相位检波器的锁相范 正弦鉴相曲线 围为π。 D1 i1 当θe≤30°时，有sinθe≈θe。 Tr + + 则 vd(t)≈Kdθe + + vD1 R C vd1 vV v 此时鉴相器输出的电压与θe成 压控 + R- v d( t ) 频率 线性关系，鉴相效果最好。 + + fV 本内容学习结束，单击继续，继 vV fR vD2 R C vd2
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鉴 相 器 ( P D )
分析锯齿波上升沿的形成
二、脉冲抽样保持相位比较器
2、基本工作原理 (1)锯齿波形成
参考 频率
VCC
恒电流源
fR
+ 开关(形 成锯齿波) -
ICH
fR
电压
TR
Vmax Vmin
Cch
抽样 开关
误差信号 (直流)VD
Cd记忆 电容
fV
压控抽 样频率
O
t 脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图
西藏· 扎达土林
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封面
引言
锁相环路在频率合成，数字通信的同频系统、
调频调相信号的解调、作为跟踪飞行器的锁相相关
应答器等均有广泛的应用， 锁相环路由三大部分组成，如下图所示：
参考频率fR vR(t) θR(t)
PD
fV θV(t) vV(t)
vd(t) θe(t)
LPF
vc(t)
VCO
vV(t)
压 控 输 出
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鉴 相 器 ( P D )
一、正弦波相位检波器
(1)正弦波相位检波器电路 (2)工作原理分析 vD1=vR+vV vD2=vR-vV 二极管的电流为(小信号检波) i1=b0+b1vD1+b2v2D1 i2=b0+b1vD2+b2v2D2 1、压控振荡频率fV和 参考频率fR的电压进行 相加后加在D1和D2上 。 2、vD1和vD2产生电流 i1和i2 。其伏安特性可用 二次多项式近似表示 。
PD
fV θV(t) vV(t)
v d( t ) θe(t)
LPF
vc(t)
VCO
vV(t)
输 出
实际振荡频率fV
压控振荡频率为 vv(t)=VVmcos(ωVt+θV) 参考频率信号为 vR(t)=VRmsin(ωRt+θR) 当为θe(t)=常数时，fV=fR，系统频率被锁定在fR上。 在锁相环路中，鉴相器PD为关键部件。
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本 节 学 习 要 点 和 要 求
掌握正弦波相位检波的基本工作原理
了解脉冲抽样保持相位比较器基本原理
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藏族老汉
正 弦 波 相 位 检 波 器
脉冲抽样保持相位比较器
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当vR=0时，开关断开， 恒流源对Cch线性充电， 形成锯齿波上升沿。
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鉴 相 器 ( P D )
分析锯齿波下降沿的形成
二、脉冲抽样保持相位比较器
2、基本工作原理 (1)锯齿波形成 (2)抽样脉冲加入的调 整作用 TR
Vmax Vmin
二、脉冲抽样保持相位比较器
2、基本工作原理 (1)锯齿波形成
参考 频率
VCC
恒电流源
fR
开关(形 成锯齿波)
ICH
fR
Cch
抽样 开关
误差信号 (直流)VD
Cd记忆 电容
fV
锯齿波形成开关 实际是一个脉冲控 制电子开关。
压控抽 样频率
脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图
抽样开关实 际是一个脉冲 控制电子开关。