锁相环工作原理

1、锁相环工作原理 锁相环路是一种反馈电路，锁相环的英文全称是 Phase-Locked Loop, 简称 PLL。 其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位差同步。 因锁相环可以实现输 出信号频率对输入信号频率的自动跟踪， 所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。 锁 相环在工作的过程中， 当输出信号的频率与输入信号的频率相等时， 输出电压与 输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压 的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。在数据采集系统中， 锁相环是一种非常有用的同步技术， 因为通过锁相环， 可以 使得不同的数据采集板卡共享同一个采样时钟。因此，所有板卡上各自的本地 80MHz和20MHZ寸

2、基的相位都是同步的，从而采样时钟也是同步的。因为每块板 卡的采样时钟都是同步的， 所以都能严格地在同一时刻进行数据采集。 锁相环路 是一个相位反馈自动控制系统。它由以下三个基本部件组成：鉴相器（ PD、环 路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO o锁相环的工作原理：1. 压控振荡器的输出经过采集并分频；2. 和基准信号同时输入鉴相器；3. 鉴相器通过比较上述两个信号的相位差 （注 顾名思义为相位差 ,非频率差 ）， 然后输出一个直流脉冲电压；4. 控制VCO使它的频率改变；5. 这样经过一个很短的时间，VCO的输出就会稳定于某一期望值。锁相环可用来实现输出和输入两个信号之间的相位差同步。当没有

3、基准（参考） 输入信号时，环路滤波器的输出为零（或为某一固定值）。这时，压控振荡器按 其固有频率fv进行自由振荡。当有频率为fR的参考信号输入时，uR和uv同时 加到鉴相器进行鉴相。如果fR和fv相差不大，鉴相器对uR和uv进行鉴相的结 果，输出一个与uR和uv的相位差成正比的误差电压ud,再经过环路滤波器滤 去 ud 中的高频成分，输出一个控制电压 uc， uc 将使压控振荡器的频率 fv （和 相位）发生变化，朝着参考输入信号的频率靠拢，最后使 fv= fR，环路锁定。 环路一旦进入锁定状态后， 压控振荡器的输出信号与环路的输入信号 （参考信号） 之间只有一个固定的稳态相位差，而没有频差存

4、在。这时我们就称环路已被锁定。环路的锁定状态是对输入信号的频率和相位不变而言的， 若环路输入的是频率和 相位不断变化的信号， 而且环路能使压控振荡器的频率和相位不断地跟踪输入信 号的频率和相位变化，则这时环路所处的状态称为跟踪状态。锁相环路在锁定后， 不仅能使输出信号频率与输入信号频率严格相位差同步， 而 且还具有频率跟踪特性，所以它在电子技术的各个领域中都有着广泛的应用。频率就是振荡的快慢，相位就是出现的迟早建议学习三角函数以及简谐震动，里面有讲频率跟相位。这些都学过，可是还是不明白。 两个正弦波如果频率不同是不是相位一定不同？我觉得如果要比较两个波形的相位，前提应该是两个波的频率要相同才行

5、， 但又不对， 因为鉴相器的两个输入 频率是不同的。所以我现在很糊涂。如果频率不同的话，相位差时刻都是变化的 锁相环稳定后，鉴相器两个输入频率是相同的，相位差保持恒定。以正弦函数为例F(t) = sin(2n ft + a ) : f就是频率；2 n ft + a 就是相位；a是t = 0 时的相位，即初相位。频率不同就无从谈相差了re频率和相位是周期园函数的两个独立参数， 想像一下两个人围着一个圆形场地跑 步，离起跑点的圆弧距离是运动位置与起跑点所夹圆心角的函数， 这个夹角就是 相位，而一定时间所跑圈数是频率，如果两人速度相同(即频率相同)，则两人 之间的距离是始终不变的， 也就是相位差是一

6、定的， 这个相位差大小取决于后跑 者比先跑者延后起跑的时间。如果两人速度不一样，则之间距离(相位差)不断 变化。所以频率不同，相位差不固定。鉴相器不管频率只比较相位，只要相位变 化，就给信号给控制器对频率加以控制，使其二者频率一致。“ F(t) = sin(2 n ft + a ) : f 就是频率；2 n ft + a 就是相位；a 是 t = 0 时的相位，即初相位。” 就是这么简单。首先，我们通常说的“相位”这个词其实有两个含义：一、特指周期信号的初相位二、一般意义上的相位，即“瞬时相位”频率和相位， 一开始都是周期信号的属性， 频率是单位时间内的周期数， 初相位 指周期信号相对所选时间

7、原点的位置， 瞬时相位则是指周期信号在任一时刻“走 到了一个周期中的哪一步”。对上面的公式，如果从数学角度理解：频率就是相位的微分 (相位的“行进速度”)或者相位是频率的积分 这种关系，从数学上推广一步， 即使 f 是变量也成立，再回到物理世界， 就发现， 不必强求“严格的”周期信号，频率和相位都可以是瞬时值。频率不同， “初相位”之差是没有意义的， 但“瞬时相位”之差仍然存在， 不就 是两个2 n ft + a 之差么？所谓鉴相器的“相”，指的是就是这种瞬时相位， 所以自然不必局限于周期信号， 当然也不必局限于“同频”信号， 否则“鉴相器”就是个错误的词了。 鉴相器的 功能，理论上把这种瞬时相位差变换成电压值 （当然实