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锁相环的设计  

2010-09-28 21:47:51|  分类: 硬件 |  标签: |举报 |字号 订阅

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锁相环路是一种反馈电路,锁相环(phase-locked loop,简称PLL)的作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。
因为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,所以锁相环通常去用与闭环跟踪电路。
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。

锁相环工作原理:
锁相环是一个相位反馈自动控制系统,由以下3个基本部件组成:鉴相器(PD)、环路滤波器(LPF)和压控振荡器(VCO)。
如下,(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。

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。
当没有基准(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进行鉴相器的结果,输出一个与Ur和UV的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将使用压控振荡器的频率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。
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