(完整版)锁相环工作原理

1、基本组成和锁相环电路1频率合成器电路频率合成器组成：频率合成器电路为本机收发电路的频率源，产生接收第一本机信号源和发射电路的发射信号源，发射信号源主要由锁相环和VCO电路直接产生。如图 3-4所示。RF" AMP屮IF SYSTBIbSr /-5忙卜IH a|HX SF+JTCXO<JPA TX FLLF vco4AhJP 屛4（单AkfP+J44刊” 甬3M3區3十在现在的移动通信终端中，用于射频前端上下变频的本振源（LO），在射频电路中起着非常重要的作用。本振源通常是由锁相环电路（Phase-Locked Loop ）来实现。2. 锁相环:它广泛应用于广播通信、频率合成、自

2、动控制及时钟同步等技术领域3. 锁相环基本原理：PDLFVCO锁相环包含三个主要的部分：鉴相器（或相位比较器，记为PD或PC）:是完成相位比较的单元用来比较输入信号和基准信号的之间的相位它的输出电压正比于两个输入信号之相位差低通滤波器（LPF）:是个线性电路，其作用是滤除鉴相器输出电压中的高频分量，起平滑滤波的作用通常由电阻、电容或电感等组成，有时也包含运算放大器。压控振荡器（VCO ）:振荡频率受控制电压控制的振荡器，而振荡频率与控制电压之间成线性关系。在PLL中，压控振荡器实际上是把控制电压转换为相位。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

3、个信号的频率差，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。锁相环电路是一种相位负反馈系统。一个完整的锁相环电路是由晶振、鉴相器、R分频器、N分频器、压控振荡器（VCO ）、低通滤波器（LFP）构成，并留有数据控制接口。锁相环电路的工作原理是：在控制接口对 R分频器和N分频器完成参数配置后。晶振产生的参考频率（Fref）经R分频后输入到鉴相器，同时VCO的输出频率（Fout）也经N分频后输入到鉴相器，鉴相器对这两个信号进行相位比较，将比较的相位差以电压或电流的方式输出，并通过LFP滤波，加到 VCO的调制端，从而控制

4、 VCO的输出频率，使鉴相器两输 入端的输入频率相等。锁相环电路的计算公式见公式 ：Fout=（N/R）Fref由公式可见，只要合理设置数值N和R，就可以通过锁相环电路产生所需要的高频信号。4. 锁相环芯片锁相环的基准频率为 13MHz，通过内部固定数字频率分频器生成5KHz或6.25KHZ的参考频率。VCO振荡频率通过IC1内部的可编程分频器分频后，与基准频率进行相位比较，产 生误差控制信号，去控制VCO,改变VCO的振荡频率，从而使VCO输出的频率满足要求。 如图3-5所示。N=Fvco/FrN :分频次数Fvco : VCO振荡频率Fr：参考频率失锁检测器：如果锁相环失锁，IC1第14脚

5、送出一个低电平信号，CPU第40脚PLL/LD接收到失锁信号后，关闭发射通道，发射机停止工作。如图3-6所示。如果IC1的LD管脚上出现低电平，则处于失锁状态，从D10，R50获得直流电压，且 C63产生的提供给微处理器（IC10）的PLL/LD管脚电压降低。当微处理器（IC10）检测到此情况时， 不能进行发射，无视通话转换开关输入信号。如图3-6所示。5、锁相环的应用1 锁相环在调制和解调中的应用（1 ）调制和解调的概念(c)£C.,%二LDf1»PLLZCH3-6失换椅涮电蹄P为了实现信息的远距离传输，在发信端通常采用调制的方法对信号进行调制，收信端接收到信号后必须进行

6、解调才能恢复原信号。所谓的调制就是用携带信息的输入信号U.来控制载波信号UC的参数，使载波信号的某一个参数随iC输入信号的变化而变化。载波信号的参数有幅度、频率和位相，所以，调制有调幅（AM ）、调频（FM ）和调相（PM ）三种。调幅波的特点是频率与载波信号的频率相等，幅度随输入信号幅度的变化而变化；调频波的特点是幅度与载波信号的幅度相等，频率随输入信号幅度的变化而变化；调相波的特点是幅度与载波信号的幅度相等，相位随输入信号幅度的变化而变化。调幅波和调频波的示意图如图 8-4-4所示。上图的（a）是输入信号，又称为调制信号；图（ b）是载波信号，图（c）是调幅波和调频波信 号。解调是调制的逆

7、过程，它可将调制波uo还原成原信号uiO2 锁相环在调频和解调电路中的应用调频波的特点是频率随调制信号幅度的变化而变化。由8-4-6式可知，压控振荡器的振荡频率取决于输入电压的幅度。当载波信号的频率与锁相环的固有振荡频率3。相等时，压控振荡器输岀信号的频率将保持 3不变。若压控振荡器的输入信号除了有锁相环低通滤波器输出的信号U外,0c还有调制信号U.，则压控振荡器输出信号的频率就是以30为中心，随调制信号幅度的变化而变化i0的调频波信号。由此可得调频电路可利用锁相环来组成，由锁相环组成的调频电路组成框图如图8-4-5所示。8-4-6 所示根据锁相环的工作原理和调频波的特点可得解调电路组成框图如图Ur图 8-1-63 锁相环在频率合成电路中的应用在现代电子技术中，为了得到高精度的振荡频率，通常采用石