PLL鎖相環(huán)詳解-經(jīng)典收藏

PLL的概念我們所說的PLL。其實就是鎖相環(huán)路，簡稱為鎖相環(huán)。許多電子設(shè)備要正常工作,通常需要外部的輸入信號與內(nèi)部的振蕩信號同步，利用鎖相環(huán)路就可以實現(xiàn)這個目的。鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環(huán)（PLL）。鎖相環(huán)的特點是：利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號的頻率和相位。因鎖相環(huán)可以實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過程中，當(dāng)輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來。目前鎖相環(huán)主要有模擬鎖相環(huán)，數(shù)字鎖相環(huán)以及有記憶能力（微機(jī)控制的）鎖相環(huán)。PLL的組成鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三部分組成，鎖相環(huán)組成的原理框圖如圖8-4-1所示。鎖相環(huán)中的鑒相器又稱為相位比較器，它的作用是檢測輸入信號和輸出信號的相位差，并將檢測出的相位差信號轉(zhuǎn)換成uD（t）電壓信號輸出，該信號經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC（t）,對振蕩器輸出信號的頻率實施控制。壓控振蕩器（VCO）的基本概念調(diào)節(jié)可變電阻或可變電容可以改變波形發(fā)生電路的振蕩頻率，一般是通過人的手來調(diào)節(jié)的。而在自動控制等場合往往要求能自動地調(diào)節(jié)振蕩頻率。常見的情況是給出一個控制電壓（例如計算機(jī)通過接口電路輸出的控制電壓），要求波形發(fā)生電路的振蕩頻率與控制電壓成正比。這種電路稱為壓控振蕩器，又稱為VCO或u-f轉(zhuǎn)換電路。壓控振蕩器是鎖相環(huán)中關(guān)鍵部件，在實際應(yīng)用中有很多種結(jié)構(gòu)。壓控振蕩器（VCO）電路的舉例和原理利用集成運放就可以構(gòu)成精度高、線性好的壓控振蕩器。我們知道積分電路輸出電壓變化的速率與輸入電壓的大小成正比，如果積分電容充電使輸出電壓達(dá)到一定程度后，設(shè)法使它迅速放電，然后輸入電壓再給它充電，如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，其振蕩頻率與輸入電壓成正比。即壓控振蕩器。下圖就是實現(xiàn)上述意圖的壓控振蕩器（它的輸入電壓Ui>0）。上述電路實際上就是一個方波、鋸齒波發(fā)生電路，只不過這里是通過改變輸入電壓Ui的大小來改變輸出波形頻率，從而將電壓參量轉(zhuǎn)換成頻率參量。壓控振蕩器的用途較廣。為了使用方便，一些廠家將壓控振蕩器做成模塊，有的壓控振蕩器模塊輸出信號的頻率與輸入電壓幅值的非線性誤差小于0.02%，但振蕩頻率較低，一般在100Kz以下。圖中所示電路中A1是積分電路，A2是同相輸入滯回比較器，它起開關(guān)作用。當(dāng)它的輸出電壓u01=+UZ時，二極管D截止，輸入電壓（Ui>0），經(jīng)電阻R1向電容C充電，輸出電壓uo逐漸下降，當(dāng)u0下降到零再繼續(xù)下降使滯回比較器A2同相輸入端電位略低于零，u01由+UZ跳變?yōu)橐籙Z,二極管D由截止變導(dǎo)通，電容C放電，由于放電回路的等效電阻比R1小得多，因此放電很快，uO迅速上升，使A2的u+很快上升到大于零，u01很快從一UZ跳回到+UZ，二極管又截止，輸入電壓經(jīng)R1再向電容充電。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。振蕩頻率與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系為：

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