锁相环调频的基本原理
锁相环(PLL)基本原理
压控振荡器的输出信号为:
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在一般情况下，ωi 不一定等于ωo ，所以为了便于比较两者 之间的相位差，现都以ωo t 为参考相位。这样 ui(t) 的瞬时相位 为:
it i (t ) ot i o t i (t )
ot i (t )
其中:
第六节 锁相环路的应用
一、集成锁相环芯片 二、 方波发生器 三、PLL在调制解调技术中的应用 四、PLL在空间技术上的应用 五、PLL在稳频技术中的应用 六、PLL在频率合成器中的应用
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第一节 锁相环路(PLL)及其反馈控制电路简介
在无线电技术中，为了改善电子设备的性能，广泛采用各种 的反馈控制电路。常用的有自动相位控制（APC）电路，也称为锁 相环路（PLL-Phase Locked Loop），自动增益控（AGC）电路以 及自动频率控制（AFC）电路。
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3．压控振荡器VOC
压控振荡器受环路滤波器输出电压uc(t) 的控制，使振荡频 率向输入信号的频率靠拢，直至两者的频率相同，使得VCO输 出信号的相位和输入信号的的相位保持某种关系，达到相位锁定 的目的。
压控振荡器: 指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路(VCO)，频率是 式中C0是零反向偏压时 输入信号电压的函数的振荡器VCO，振荡器的工作状态或振荡回 变容二极管的电容量；φ 路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器 是变容二极管的结电压； γ 是结电容变化指数。
三、锁相环的基本原理
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AGC电路接收方框图如图2-1所示。
图2-1 AGC电路的接收方框图
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工作原理: 它的工作过程是输入信号 经放大、变频、再放大后，到 中频输出信号，然后把此输出电压经检波和滤波，产生控制电压 ， 反馈回到中频、高频放大器，对他们的增益进行控制。所以这种增 益的自动调整主要由两步来完成：第一，产生一个随输入 信号而变 化的直流控制电压 (叫AGC电压)；第二，利用AGC电压去控制某些 部件的增益, 使接收机的总增益按照一定规律而变化。
锁相环的原理
锁相环的原理
锁相环，是一种广泛应用于电子和通信领域的控制系统。
它可以将信号的相位和频率锁定到参考信号上，从而实现相位同步和频率稳定的目的。
锁相环的原理类似于我们平时听到的“同步”，即通过调整自身的状态来与外界同步。
锁相环的主要组成部分包括相位检测器、低通滤波器、控制电压源和振荡器。
其中，相位检测器用于比较参考信号和反馈信号的相位差，低通滤波器用于滤除高频噪声，控制电压源用于调整振荡器的频率，振荡器则为系统提供时钟信号。
锁相环的工作原理可以分为两个阶段：捕获和跟踪。
在捕获阶段，锁相环通过调整振荡器的频率，将反馈信号的相位与参考信号的相位锁定在一起。
一旦锁定成功，系统就进入了跟踪阶段，此时锁相环会持续地调整振荡器的频率，以保证反馈信号与参考信号的相位一直保持锁定状态。
锁相环的应用非常广泛，例如在数字通信中，锁相环可以用来提高时钟信号的精度和稳定性，从而提高数据传输的可靠性和速度；在音频处理中，锁相环可以用来消除信号中的相位畸变，提高音质；在雷达系统中，锁相环可以用来精确地测量目标的距离和速度等信息。
锁相环作为一种有效的控制系统，具有广泛的应用前景。
随着技术
的不断进步，锁相环的性能和功能也将不断得到提升，为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
锁相环原理
锁相环原理一、锁相环是什么？锁相环是一种利用相位同步产生电压，去调谐压控振荡器以产生目标频率的负反馈控制系统。
锁相环就是通过负反馈控制系统，让压控振荡器的固有振荡频率fo 和输入的参考信号fi 的相位保持在误差允许范围内，从而让振荡频率fo达到和参考信号fi 同步相位频率的目的。
一般来说，参考信号fi 的信号特性更好，通过锁相系统提高振荡频率fo的信号特性，同时还可以将参考信号fi 转化为你想要的任意（最好整数倍）频率信号。
二、基本理论1.工作原理最基础的锁相环系统主要包含三个基本模块：鉴相器（Phase Detector：PD）、环路滤波器（L00P Filter：LF）其实也就是低通滤波器，和压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator：VCO）。
有了这三个模块的话，最基本的锁相环就可以运行了。
但我们实际使用过程中，锁相环系统还会加一些分频器、倍频器、混频器等模块。
（这一点可以类比STM32的最小系统和我们实际使用STM32的开发板）我们从锁相系统开始运行的那一刻进行分析，这个时候鉴相器有两个输入信号，一个是输入的参考信号Vin,另一个是压控振荡器的固有振荡信号Vout。
这个时候由于两个信号的频率不相同，会因为频差而产生相位差，如果不对压控振荡器进行任何操作，那么相位差会不断累积，从而跨越2Π角度，从零重新开始测相位，如图3所示。
这便是测量死区，明明相位在不断变大，但鉴相器只能测出0~2Π的范围，测出的相位差最大便是２Π，这样就导致了鉴相器的输出电压只能在一定的范围内波动。
理想状态是让这两个信号的相位差一直保持在2Π的范围内，不进入测量死区。
那么在系统刚开始的时候，鉴相器测出两个信号的相位差，将相位差时间信号转化为误差电压信号输出（具体转化过程见鉴相器讲解）。
通过环路滤波器转化为压控电压加到压控振荡器上，使压控振荡器的输出频率Vout逐步同步于输入信号Vin，直到两个信号的频率逐渐同步，相位差也在测量误差范围内，那么整个系统就稳定下来了。
(完整版)锁相环工作原理
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。
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、自动控制及时钟同步等技术领域3.锁相环基本原理：锁相环包含三个主要的部分:⑴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.⑵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。
⑶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VCO的输出频率，使鉴相器两输入端的输入频率相等。
锁相技术知识点
第一章锁相环路的基本工作原理：1.锁相环路是一个闭环的相位控制系统；锁相环路（PLL）是一个相位跟踪系统，它建立了输出信号顺时相位与输入信号瞬时相位的控制关系。
2. 若输入信号是未调载波，θi(t)即为常数，是u i(t)的初始相位；若输入信号时角调制信号（包括调频调相），θi(t)即为时间的函数。
3．ωo是环内被控振荡器的自由振荡角频率；θo(t)是以自由振荡的载波相位ωo t为参考的顺时相位，在未受控制以前它是常数，在输入信号控制之下，θo(t)即为时间的函数。
4. 输入信号频率与环路自由振荡频率之差，称为环路的固有频率环路固有角频差：输入信号角频率ωi与环路自由振荡角频率ωo之差。
瞬时角频差：输入信号频率ωi与受控压控振荡器的频率ωv之差。
控制角频差：受控压控振荡器的频率ωv与自由振荡频率ωo之差。
三者之间的关系：瞬时频差=固有频差-控制频差。
5. 从输入信号加到锁相环路的输入端开始，一直到环路达到锁定的全过程，称为捕获过程。
6. 对一定环路来说，是否能通过捕获而进入同步完全取决于起始频差。
7. 锁定状态又叫同步状态：①同频②相位差固定8. 锁定之后无频差，这是锁相环路独特的优点。
9. 捕获时间T p的大小除决定于环路参数之外，还与起始状态有关。
10.若改变固有频差∆ωo，稳定相差θe(∞)会随之改变。
11.锁相环路基本构成：由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和电压控制振荡器（VCO）组成。
12.鉴相器是一个相位比较装置，鉴相器的电路总的可以分为两大类：第一类是相乘器电路，第二类是序列电路。
13.环路滤波器具有低通特性。
常见的环路滤波器有RC积分滤波器、无源比例积分滤波器和有源比例积分滤波器三种。
（会推导它们的传输算子）14.电压振荡器是一个电压-频率变换装置，它的振荡频率应随输入控制电压u c(t)线性的变化。
15.压控振荡器应是一个具有线性控制特性的调频振荡器。
要求压控振荡器的开环噪声尽可能低，设计电路时应注意提高有载品质因素和适当增加振荡器激励功率，降低激励级的内阻和振荡管的噪声系数。
锁相环原理
第二章锁相环111. 锁相环的基本工作原理锁相环是一种子选以消除频率误差为目的的反馈控制电路。
它的基本工作原理是利用相位误差消除频率误差,所以当电路达到平衡状态时,虽然有剩余相位误差存在,但频率误差可以降低到0,从而实现无频率误差的频率跟踪和相位跟踪。
锁相环可以实现被控振荡器相位对输入信号相位的跟踪。
根据系统设计的不同,可以跟踪输入信号的瞬时相位,也可以跟踪其平均相位。
同时,锁相环对噪声还有良好的过滤作用。
锁相环具有优良的性能,主要包括锁定时无频差﹑良好的窄带跟踪特性﹑门限效应好﹑易于集成化等,因此被广泛应用于通﹑雷达﹑制导﹑导航﹑仪器仪表和电机控制等领域。
锁相环是一个相位锁反馈控制系统。
它由鉴相器(PD)﹑环路滤波器(LF)﹑和电压控制振荡器(VCO)三个基本构件组成,如图2.1图2.1相锁环的基本构成设参考信号为u r (t)=Ursin[ωrt+θr(t)] (2-1)式中Ur 为参考信号的振幅,ωr为参考信号的载波角频率,θr(t)为参考信号以其载波相位ωr t为参考时的瞬时相位。
若参考信号是未调载波时,则θr(t)=θr=常数。
设输出信号为uo (t)=Uocos[ωot+θo(t)] (2-2)式中Uo 为输出信号振幅, ωo为压控振荡器的自由振荡角频率,θo(t)为输出信号以12 频率合成器的设计与分析其载波相位ωo t 为参考的瞬时相位,在VCO 未受控制之前它是常数,受控制后它是时间的函数。
由两信号之间的肯时相位差为θe (t)=(ωr t+θr )-[(ωo t+θo (t)]=(ωr -ωo )t+θr (t)-θo (t) (2-3) 由频率和相位之间的关系可得两信号之间的瞬时相位频差为 d θe (t)/dt =ωr -ωo -d θo (t)/dt (2-4)鉴相器是相位比较器,它把输出信号u o 和参考信号u r (t)的相位进行比较,产生对应于两信号相位差θe (t)的误差电压u d (t)。
锁相环工作原理
锁相环工作原理锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常用的电子电路，用于在信号处理和通信系统中实现频率合成、时钟恢复、频率解调等功能。
它可以通过自动调整输出信号的相位和频率，使其与输入信号保持稳定的相位关系。
锁相环主要由相位比较器、环路滤波器、电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）和分频器组成。
1. 相位比较器（Phase Detector）：相位比较器是锁相环的核心部件之一，它用于比较输入信号与反馈信号的相位差，并产生相应的误差信号。
常见的相位比较器有边沿触发型、恒幅型和恒频型等。
2. 环路滤波器（Loop Filter）：环路滤波器用于对相位比较器输出的误差信号进行滤波和放大处理，以提供稳定的控制电压给VCO。
它通常由滤波电容和滤波电阻组成，根据需要可以采用不同的滤波器结构。
3. 电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator）：VCO是锁相环的另一个关键组成部份，它根据输入的控制电压来产生相应频率的输出信号。
VCO的频率与控制电压成正比关系，通过调节控制电压可以实现对输出频率的精确控制。
4. 分频器（Divider）：分频器用于将VCO的输出信号分频，以产生反馈信号供相位比较器使用。
分频器通常采用可编程分频比，可以根据需要设置不同的分频比。
锁相环的工作原理如下：1. 初始状态下，输入信号经过相位比较器与反馈信号进行比较，产生误差信号。
2. 误差信号经过环路滤波器进行滤波和放大处理，得到控制电压。
3. 控制电压作用于VCO，调节VCO的频率，使其与输入信号保持稳定的相位关系。
4. VCO的输出信号经过分频器分频后，形成反馈信号，与输入信号进行比较，闭环控制。
5. 通过不断调节VCO的频率，使得输入信号与反馈信号的相位差趋近于零，锁定相位关系。
6. 一旦锁定相位关系后，VCO的输出信号就可以作为同步信号或者频率合成信号使用。
锁相环工作原理
锁相环工作原理锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常用的电子电路，用于实现频率合成、时钟恢复、相位同步等功能。
它由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器和分频器等组成。
本文将详细介绍锁相环的工作原理及其各个组成部分的功能和作用。
一、相位比较器（Phase Detector）相位比较器是锁相环的核心部分，其作用是比较输入信号和反馈信号的相位差，并输出相应的控制信号。
常用的相位比较器有边沿比较器、恒幅比较器和恒相位比较器等。
相位比较器的输出信号经过滤波后，作为电压控制振荡器的输入。
二、低通滤波器（Low-Pass Filter）低通滤波器主要用于滤除相位比较器输出信号中的高频噪声，保留其直流分量。
它可以采用RC电路或者激励响应滤波器等形式。
滤波后的信号经过放大后，作为电压控制振荡器的输入。
三、电压控制振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）电压控制振荡器是锁相环的核心部件之一，它根据输入的控制电压来产生相应频率的输出信号。
VCO的频率与输入电压成正比关系，通过调节输入电压的大小，可以实现对输出信号频率的控制。
四、分频器（Divider）分频器用于将VCO的输出信号进行频率分频，得到所需的参考信号。
分频器通常采用可编程分频器，可以根据需要选择不同的分频比。
参考信号经过分频后，与输入信号经过相位比较器输出的控制信号相比较，得到相位误差信号。
五、反馈回路锁相环的反馈回路起到了关键的作用，它将分频器输出的参考信号反馈给相位比较器，与输入信号进行比较，从而实现相位同步。
通过不断调节VCO的频率，使得输入信号和参考信号的相位差保持在一个很小的范围内，实现了稳定的频率合成或时钟恢复。
六、工作原理锁相环的工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 初始状态下，输入信号和参考信号的相位差较大，相位比较器输出的控制信号经过滤波器放大后，作为VCO的输入电压。
2. VCO根据输入电压产生相应频率的输出信号，经过分频器分频后得到参考信号。
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锁相环调频的基本原理
锁相环调频（PLL-FM）是一种常见的调频技术，在通信、广播、雷达等领域得到广泛应用。
它的基本原理是将输入信号与参考信号（通常为一个固定频率的正弦波）进行比较，并通过控制振荡器的频率来实现输出信号的调频。
在PLL-FM系统中，输入信号经过限幅放大器进行限幅，再经过
频率判别器得到输出信号的频率偏差。
与此同时，参考信号也经过一个相位检测器得到相位差。
这些信号再经过一个低通滤波器进行滤波，得到一个控制电压，该电压被用来控制振荡器的输出频率，使其与参考信号的频率保持一致。
通过不断调整控制电压，PLL-FM能够迅速跟踪输入信号的频率
变化，并将其输出为与参考信号频率相同的调制信号。
同时，PLL-FM 还具有频率稳定性高、抗干扰能力强、调制度高等特点。
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