鎖相環(huán)工作原理.doc

基本組成和鎖相環(huán)電路1、頻率合成器電路頻率合成器組成：頻率合成器電路為本機(jī)收發(fā)電路的頻率源，產(chǎn)生接收第一本機(jī)信號(hào)源和發(fā)射電路的發(fā)射信號(hào)源，發(fā)射信號(hào)源主要由鎖相環(huán)和VCO電路直接產(chǎn)生。如圖 3-4所示。在現(xiàn)在的移動(dòng)通信終端中，用于射頻前端上下變頻的本振源（LO），在射頻電路中起著非常重要的作用。本振源通常是由鎖相環(huán)電路（Phase-Locked Loop）來實(shí)現(xiàn)。2.鎖相環(huán)：它廣泛應(yīng)用于廣播通信、頻率合成、自動(dòng)控制及時(shí)鐘同步等技術(shù)領(lǐng)域 3.鎖相環(huán)基本原理：鎖相環(huán)包含三個(gè)主要的部分:鑒相器(或相位比較器,記為PD或PC):是完成相位比較的單元,用來比較輸入信號(hào)和基準(zhǔn)信號(hào)的之間的相位.它的輸出電壓正比于兩個(gè)輸入信號(hào)之相位差.低通濾波器(LPF):是個(gè)線性電路,其作用是濾除鑒相器輸出電壓中的高頻分量,起平滑濾波的作用.通常由電阻、電容或電感等組成，有時(shí)也包含運(yùn)算放大器。壓控振蕩器（VCO）：振蕩頻率受控制電壓控制的振蕩器，而振蕩頻率與控制電壓之間成線性關(guān)系。在PLL中，壓控振蕩器實(shí)際上是把控制電壓轉(zhuǎn)換為相位。1、壓控振蕩器的輸出經(jīng)過采集并分頻；2、和基準(zhǔn)信號(hào)同時(shí)輸入鑒相器；3、鑒相器通過比較上述兩個(gè)信號(hào)的頻率差，然后輸出一個(gè)直流脈沖電壓；4、控制VCO，使它的頻率改變；5、這樣經(jīng)過一個(gè)很短的時(shí)間，VCO 的輸出就會(huì)穩(wěn)定于某一期望值。鎖相環(huán)電路是一種相位負(fù)反饋系統(tǒng)。一個(gè)完整的鎖相環(huán)電路是由晶振、鑒相器、R分頻器、N分頻器、壓控振蕩器（VCO）、低通濾波器（LFP）構(gòu)成，并留有數(shù)據(jù)控制接口。鎖相環(huán)電路的工作原理是：在控制接口對(duì)R分頻器和N分頻器完成參數(shù)配置后。晶振產(chǎn)生的參考頻率（Fref）經(jīng)R分頻后輸入到鑒相器，同時(shí)VCO的輸出頻率（Fout）也經(jīng)N分頻后輸入到鑒相器，鑒相器對(duì)這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相位比較，將比較的相位差以電壓或電流的方式輸出，并通過LFP濾波，加到VCO的調(diào)制端，從而控制VCO的輸出頻率，使鑒相器兩輸入端的輸入頻率相等。鎖相環(huán)電路的計(jì)算公式見公式:Fout=(N/R)Fref由公式可見，只要合理設(shè)置數(shù)值N和R，就可以通過鎖相環(huán)電路產(chǎn)生所需要的高頻信號(hào)。4.鎖相環(huán)芯片鎖相環(huán)的基準(zhǔn)頻率為13MHz，通過內(nèi)部固定數(shù)字頻率分頻器生成5KHz或6.25KHz的參考頻率。VCO振蕩頻率通過IC1 內(nèi)部的可編程分頻器分頻后，與基準(zhǔn)頻率進(jìn)行相位比較，產(chǎn)生誤差控制信號(hào)，去控制VCO，改變VCO的振蕩頻率，從而使VCO輸出的頻率滿足要求。如圖3-5所示。N=FVCO/FR N：分頻次數(shù) FVCO：VCO振蕩頻率FR：參考頻率失鎖檢測(cè)器：如果鎖相環(huán)失鎖，IC1第14腳送出一個(gè)低電平信號(hào)，CPU第40腳PLL/LD接收到失鎖信號(hào)后，關(guān)閉發(fā)射通道，發(fā)射機(jī)停止工作。如圖3-6所示。如果IC1的LD管腳上出現(xiàn)低電平，則處于失鎖狀態(tài)，從D10，R50獲得直流電壓，且C63產(chǎn)生的提供給微處理器(IC10)的PLL/LD管腳電壓降低。當(dāng)微處理器(IC10)檢測(cè)到此情況時(shí)，不能進(jìn)行發(fā)射，無視通話轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入信號(hào)。如圖3-6所示。5、鎖相環(huán)的應(yīng)用 1鎖相環(huán)在調(diào)制和解調(diào)中的應(yīng)用 （1）調(diào)制和解調(diào)的概念 為了實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸，在發(fā)信端通常采用調(diào)制的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，收信端接收到信號(hào)后必須進(jìn)行解調(diào)才能恢復(fù)原信號(hào)。 所謂的調(diào)制就是用攜帶信息的輸入信號(hào)ui來控制載波信號(hào)uC的參數(shù)，使載波信號(hào)的某一個(gè)參數(shù)隨輸入信號(hào)的變化而變化。載波信號(hào)的參數(shù)有幅度、頻率和位相，所以，調(diào)制有調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）三種。 調(diào)幅波的特點(diǎn)是頻率與載波信號(hào)的頻率相等，幅度隨輸入信號(hào)幅度的變化而變化；調(diào)頻波的特點(diǎn)是幅度與載波信號(hào)的幅度相等，頻率隨輸入信號(hào)幅度的變化而變化；調(diào)相波的特點(diǎn)是幅度與載波信號(hào)的幅度相等，相位隨輸入信號(hào)幅度的變化而變化。調(diào)幅波和調(diào)頻波的示意圖如圖8-4-4所示。 上圖的（a）是輸入信號(hào)，又稱為調(diào)制信號(hào)；圖（b）是載波信號(hào)，圖（c）是調(diào)幅波和調(diào)頻波信號(hào)。 解調(diào)是調(diào)制的逆過程，它可將調(diào)制波uO還原成原信號(hào)ui。 2鎖相環(huán)在調(diào)頻和解調(diào)電路中的應(yīng)用 調(diào)頻波的特點(diǎn)是頻率隨調(diào)制信號(hào)幅度的變化而變化。由8-4-6式可知，壓控振蕩器的振蕩頻率取決于輸入電壓的幅度。當(dāng)載波信號(hào)的頻率與鎖相環(huán)的固有振蕩頻率0相等時(shí)，壓控振蕩器輸出信號(hào)的頻率將保持0不變。若壓控振蕩器的輸入信號(hào)除了有鎖相環(huán)低通濾波器輸出的信號(hào)uc外，還有調(diào)制信號(hào)ui，則壓控振蕩器輸出信號(hào)的頻率就是以0為中心，隨調(diào)制信號(hào)幅度的變化而變化的調(diào)頻波信號(hào)。由此可得調(diào)頻電路可利用鎖相環(huán)來組成，由鎖相環(huán)組成的調(diào)頻電路組成框圖如圖8-4-5所示。根據(jù)鎖相環(huán)的工作原理和調(diào)頻波的特點(diǎn)可得解調(diào)電路組成框圖如圖8-4-6所示3鎖相環(huán)在頻率合成電路中的應(yīng)用 在現(xiàn)代電子技術(shù)中，為了得到高精度的振蕩頻率，通常采用石英晶體振蕩器。但石英晶體振蕩器的