PLL锁相环详解-经典收藏
锁相环PLL（PhaseLockedLoop）
锁相环PLL（PhaseLockedLoop）锁相环PLL目前我见到的所有芯片中都含有PLL模块，而且一直不知道如何利用PLL对晶振进行倍频的，这次利用维基百科好好的学习了下PLL 的原理。
1. 时钟与振荡电路在芯片中，最重要的就是时钟，时钟就像是心脏的脉冲，如果心脏停止了跳动，那人也就死亡了，对于芯片也一样。
了解了时钟的重要性，那时钟是怎么来的呢？时钟可以看成周期性的0与1信号变化，而这种周期性的变化可以看成振荡。
因此，振荡电路成为了时钟的来源。
振荡电路的形成可以分两类：1. 石英晶体的压电效应：电导致晶片的机械变形，而晶片两侧施加机械压力又会产生电，形成振荡。
它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，可以做得精确，因此其振荡电路可以获得很高的频率稳定度。
2. 电容Capacity的充电放电：能够存储电能，而充放电的电流方向是反的，形成振荡。
可通过电压等控制振荡电路的频率。
2. PLL与倍频由上面可以知道，晶振由于其频率的稳定性，一般作为系统的外部时钟源。
但是晶振的频率虽然稳定，但是频率无法做到很高（成本与工艺限制），因此芯片中高频时钟就需要一种叫做压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator）的东西生成了（顾名思义，VCO 就是根据电压来调整输出频率的不同）。
可压控振荡器也有问题，其频率不够稳定，而且变化时很难快速稳定频率。
哇偶，看到这种现象是不是很熟悉？嘿嘿，这就是标准开环系统所出现的问题，解决办法就是接入反馈，使开环系统变成闭环系统，并且加入稳定的基准信号，与反馈比较，以便生成正确的控制。
PLL倍频电路因此，为了将频率锁定在一个固定的期望值，锁相环PLL出现了！一个锁相环PLL电路通常由以下模块组成：·鉴相鉴频器PFD（Phase Frequency Detector）：对输入的基准信号（来自频率稳定的晶振）和反馈回路的信号进行频率的比较，输出一个代表两者差异的信号·低通滤波器LPF（Low-Pass Filter）：将PFD中生成的差异信号的高频成分滤除，保留直流部分·压控振荡器VCO（Voltage Controlled Oscillator）：根据输入电压，输出对应频率的周期信号。
锁相环PLL
光耦合器
2.电流传输比 光耦合器的重要参数，通常用直流电流传 输比来表示，当输出电压保持恒定时，它等 于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分 比。有公式 CTR=IC/IF *100%。
光耦合器
六、选用原则
1.光耦合器的电流传输比（CTR）的允许范围为 50%-200%。 这时因为当CTR<50%时，光耦合器中的LED就需 要较大的工作电流（IF>50mA），才能正常控制占 空比，这会增大光耦合器的功耗。如果当 CTR<200%，在启动电路或者当负载发生突变时， 有可能造成误触发，影响正常输出。
其中，1.通用型属于中速光耦合器，其电流传输比 为25%-300%。达林顿型光耦合器的速度较低，其 电流传输比可达到100%-5000%。 2.高速型光耦合器具有速度快、输出线性好等优点。 由光集成电路构成的光耦合器属于高速光耦，电流 传输比较大。
光耦合器
3.光纤型光耦合器能够耐压高，其绝缘电压 值超过100kV。 4.光敏晶闸管型光耦合器属于大功率输出的 光耦典型产品有4N39（内含单向晶闸管）， IS607（内含双向晶闸管）。光敏场效应管型 光耦合器的特点是速度快，交、直流两用。
隔离变压器
三、图形符号（见P56 图5-17）
隔离变压器
四、作用
隔离变压器是交流电源转换的一种重要的静止型电 磁感应器件，广泛应用于电器、控制、船舶及测试 等行业。 1.绝缘耐压特性 2.电源滤波作用
隔离变压器
五、应用
图一 常见的晶闸管触发电路
图二 典型的直接耦合式GTO驱动电路
光耦合器
一、概念 光耦合器（Optical Coupler）也称光电耦合 光耦合器 器或隔离器，简称光耦 光耦。 光耦
matlab pll锁相环原理
标题：MATLAB中的PLL锁相环原理一、介绍PLL锁相环的概念PLL（Phase-Locked Loop）锁相环是一种常用的控制系统，广泛应用于通信系统、数字信号处理和电力系统等领域。
它通过比较输入信号与本地参考信号的相位差，实现对输入信号的精确跟踪和同步。
在MATLAB中，我们可以通过编写代码来模拟PLL锁相环，并深入理解其工作原理。
二、PLL锁相环的基本结构PLL锁相环由相位比较器、低通滤波器、VCO（Voltage-Controlled Oscillator）和分频器等组成。
它的基本结构如下：1. 相位比较器：用于比较输入信号和本地参考信号的相位差，并产生控制电压。
2. 低通滤波器：将相位比较器输出的控制电压进行滤波，去除高频噪声，得到稳定的调节电压。
3. VCO：根据低通滤波器输出的调节电压，调节其输出频率，实现对输入信号的跟踪。
4. 分频器：将VCO输出的信号进行分频，得到本地参考信号，用于与输入信号进行比较。
三、PLL锁相环的工作原理PLL锁相环的工作过程可以分为锁定和跟踪两个阶段。
1. 锁定阶段：在初始时刻，输入信号的频率与VCO的输出频率不同步。
相位比较器会检测到二者之间存在相位差，产生相应的控制电压，通过低通滤波器传递给VCO。
VCO根据控制电压，调节其输出频率，使其逐渐与输入信号频率同步，最终达到锁定状态。
2. 跟踪阶段：一旦锁定完成，PLL锁相环会持续监测输入信号的频率变化，并调节VCO的输出频率，确保其始终与输入信号同步。
低通滤波器起到平稳调节的作用，使得VCO的输出频率能够迅速跟随输入信号的变化。
四、MATLAB中的PLL锁相环模拟在MATLAB中，我们可以利用Simulink工具箱来建立PLL锁相环的模型，并进行仿真分析。
我们需要使用Simulink中的基本模块，如正弦波源、相位比较器、低通滤波器、VCO和分频器等，按照PLL锁相环的基本结构进行搭建。
1. 步骤一：建立模型我们在Simulink中建立PLL锁相环的模型，将各个基本模块按照PLL 锁相环的基本结构进行连接，确保输入信号能够经过相位比较器、低通滤波器和VCO等模块，最终输出同步的信号。
pll锁相环
第11讲 PLL锁相环一、PLL的概述：Cyclone PLL具有时钟倍频和分频、相位偏移、可编程占空比和外部时钟输出，进行系统级的时钟管理和偏移控制。
Altera® Quartus® II软件无需任何外部器件，就可以启用Cyclone PLL和相关功能。
PLL常用于同步内部器件时钟和外部时钟，使内部工作的时钟频率比外部时钟更高，时钟延迟和时钟偏移最小，减小或调整时钟到输出（TCO）和建立（TSU）时间。
硬件结构每个Cyclone FPGA包括具有多达两个PLL。
表1为种型号Cyclone FPGA内可用的PLL数量。
二、使用方法：1、在画图区双击鼠标左键，在SYMBOL窗口点击“MegaWizard Plug-InManager…”按钮。
2、选择第1项“Create a new custom megafunction variation”,点击Next下一步：3、在I/0选项中选中ALTPLL，并在命名栏给PLL取个名字，如PLL1：4、点击下一步：5、将速度等级设置为8，输入时钟频率设为50MHZ，输出时钟补偿为C0，点击下一步：6、将Create an ‘areset’input to asynchronously reset the PLL和Create ‘locked’output两个选项前的钩去掉：7、点击下一步：8、在Clock multiplication factor栏设置倍频率，如上图设置为2，也就是说在输入为50MHZ的情况下，经过PLL后频率变为100MHZ。
在Clock division factor栏可以设置分频率，也就相当于将输入的频率除以所设置的系数。
点击下一步：此页不选择C1，点击下一步：此页不选择e0，点击下一步：此页不做选择，点击下一步：9、点击Finish完成设置。
13.锁相环
锁相环（PLL）讲义1、相环的分类锁相环可分为模拟锁相环和数字锁相环。
本篇主要介绍3种锁相环器件：模拟：低频LM567（NE567）、高频NE564数字：CD4046此外，由于模拟锁相环与数字锁相环在原理上的区别不是很大，因此我们以数字锁相环为主来论述锁相环的基本原理。
2、锁相环的基本原理锁相的意义是相位同步的自动控制，能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环，简称PLL。
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。
锁相环主要由相位比较器（PC）、压控振荡器（VCO）、低通滤波器三部分组成，如图2.1所示。
图 2.1锁相环的基本原理压控振荡器的输出Uo接至相位比较器的一个输入端，其输出频率的高低由低通滤波器上建立起来的平均电压Ud大小决定。
施加于相位比较器另一个输入端的外部输入信号Ui 与来自压控振荡器的输出信号Uo相比较，比较结果产生的误差输出电压UΨ正比于Ui和Uo两个信号的相位差，经过低通滤波器滤除高频分量后，得到一个平均值电压Ud。
这个平均值电压Ud朝着减小CO输出频率和输入频率之差的方向变化，直至VCO输出频率和输入信号频率获得一致。
这时两个信号的频率相同，两相位差保持恒定（即同步）称作相位锁定。
当锁相环入锁时，它还具有“捕捉”信号的能力，VCO可在某一范围内自动跟踪输入信号的变化，如果输入信号频率在锁相环的捕捉范围内发生变化，锁相环能捕捉到输人信号频率，并强迫VCO锁定在这个频率上。
锁相环应用非常灵活，如果输入信号频率f1不等于VCO输出信号频率f2，而要求两者保持一定的关系，例如比例关系或差值关系，则可以在外部加入一个运算器，以满足不同工作的需要。
鉴相器是相位比较装置，它比较输入信号和压控振荡器输出信号的相位，输出反映了输入参考信号与VCO输出信号之间的相位差信息。
模拟锁相环输出两信号相位差的误差电压，数字鉴相器输出两信号相位差的脉冲信号。
环路滤波器是一个低通滤波器，它滤除相差信号中的高频成分和噪声后，得到压控电压，以保证环路所要求的性能，增加环路的稳定性。
pll锁相环基本参数
pll锁相环基本参数PLL锁相环（Phase-Locked Loop）是一种常见的电子电路，用于将输入信号的相位和频率与参考信号保持一致。
它由相位比较器、环形滤波器、振荡器和分频器组成，通过不断调节VCO（Voltage Controlled Oscillator）的控制电压，使输出信号与参考信号同步。
PLL锁相环的基本参数有以下几个：1. 相位比较器的灵敏度：相位比较器用于比较输入信号和参考信号的相位差，并产生一个误差信号。
相位比较器的灵敏度决定了它对相位差的敏感程度。
灵敏度越高，PLL对相位差的纠正能力越强。
2. 环形滤波器的带宽：环形滤波器用于滤除相位比较器输出的误差信号中的高频噪声，使VCO的控制电压平稳变化。
环形滤波器的带宽决定了PLL的跟踪能力和抑制高频噪声的能力。
带宽越宽，PLL 的跟踪速度越快，但容易受到高频干扰；带宽越窄，抑制高频噪声的能力越强，但跟踪速度较慢。
3. 振荡器的频率稳定性：振荡器作为PLL的输出信号源，其频率稳定性对整个PLL性能的影响很大。
频率稳定性是指振荡器输出频率的变化范围，一般用频率漂移来表示。
频率漂移越小，PLL的稳定性越好。
4. 分频器的分频比：分频器将振荡器的输出信号进行分频，以便与参考信号相比较。
分频比的选择与输入信号和参考信号的频率关系密切，合适的分频比可以使PLL的锁定范围更广。
PLL锁相环在许多领域都有广泛的应用，例如通信系统、数据存储、音视频处理等。
以通信系统为例，PLL锁相环可以用于时钟恢复、频率合成和时钟同步等功能。
在时钟恢复中，输入信号经过相位比较器和环形滤波器处理后，控制VCO的输出，使其频率和相位与输入信号保持一致；在频率合成中，输入信号经过分频器和相位比较器处理后，控制VCO的输出，使其频率为输入信号的整数倍；在时钟同步中，参考信号和本地时钟通过相位比较器进行比较，通过调节VCO的控制电压，使本地时钟与参考信号同步。
除了以上基本参数外，PLL锁相环还有一些扩展参数，例如锁定时间和失锁检测等。
PLL锁相环相关基础知识
PLL锁相环相关基础知识由于近期找工作，所以把射频的一些基础知识复习了一遍。
趁着自己还有点时间和精力，把锁相环的一些知识记录一下，基础功不扎实，有误之处还请大佬拍错。
1. PLL的工作原理锁相环一般由PD(鉴相器）,LPF（环路滤波器），VCO组成。
有的同学可能要问了：“既然VCO在给定电压之后已经能输出频率了，为什么不直接拿来用呢？”实际上可以这么用，现在有的晶振会针对某个固定的频点把频率优化的非常好，比如一些122.88MHz的VCXO（外置的VCO），这些晶振有个特点，在这个频点相噪性能优化的特别好。
但是晶振一般很难把频率做高。
而我们PLL中经常使用的VCO，频率变化中频都是GHz为单位，变化范围几百兆MHz，若使用开环VCO（不加PLL的结构），那么出来的频率信号相噪特别糟糕，而且随着电压变化（例如噪声，温度带来的影响）导致VCO的输出频率发生漂移。
于是有人提出了使用PLL这样的结构，能够输出比较稳定的（LOCKED）频率。
其主要思想是利用一个相位比较干净的参考频率，建立一个闭环结构来获取到相位比较干净的高频频率。
如上图所示，输入信号经过鉴相器，当反馈信号和fref的相位一致的时候，PD输出一个恒定电压值（实际上由CP输出电流），从而使得这个系统稳定。
如果我们把PD简单看做一个乘法器，那么有参考输入信号反馈输入的角频率为：N一般表示为反馈DIV的分频比。
反馈输入信号为：两者相乘根据积化和差可以得到高频和低频两个分量。
其中高频的部分会被LPF滤掉。
所以只剩低频部分。
对于低频部分，将相位记为：要使得系统稳定，即相位恒定，可以关于相位对时间t求导数，当等于0时可以认为两个相位一致。
一般把看做两个时钟的随机起振相位，上电后保持不变。
所以有当导数为0的时候：此时有假如此时参考频率10MHz，N为350，可以得到3.5GHz的频率输出。
当然前提是PLL的VCO支持这个频段。
当然对于现在的芯片，鉴频器的参考频率输入前也有一个分频器或者倍频器，一般记为R。
PLL详解
PLL详解什么是锁相环呢？MCU的支撑电路一般需要外部时钟来给MCU提供时钟信号，而外部时钟的频率可能偏低，为了使系统更加快速稳定运行，需要提升系统所需要的时钟频率。
这就得用到锁相环了。
例如MCU用的外部晶振是16M的无源晶振，则可以通过锁相环PLL把系统时钟倍频到24M，从而给系统提供更高的时钟信号，提高程序的运行速度。
51单片机，AVR单片机内部没有锁相环电路，其系统时钟直接由外部晶振提供。
而XS128内部集成了锁相环电路，其系统时钟既可由外部晶振直接提供，也可以通过锁相环倍频后提供，当然，还有由XS128内部的时钟电路来提供（当其它来源提供的系统时钟不稳定时，内部时钟电路就起作用了，也就是自时钟模式）。
锁相环作为一个提供系统时钟的模块，是一个基本的模块，几乎每次编程序都得用到。
下面记一下怎样配置锁相环来设定想要的系统时钟。
锁相环PLL、自时钟模式和前面说的实时中断RTI、看门狗COP 都属于系统时钟与复位CRG中的模块，固前面用到的寄存器，这里有些会再用到。
在程序中配置锁相环的步骤如下：第一、禁止总中断；第二、寄存器CLKSEL的第七位置0，即CLKSEL_PLLSEL=0。
选择时钟源为外部晶振OSCCLK，在PLL程序执行前，内部总线频率为OSCCLK/2。
CLKSEL_PLLSEL=0时，系统时钟由外部晶振直接提供，系统内部总线频率=OSCCLK/2（OSCCLK为外部晶振频率）。
CLKSEL_PLLSEL=1时，系统时钟由锁相环提供，此时系统内部总线频率=PLLCLK/2 （PLLCLK为锁相环倍频后的频率）。
第三、禁止锁相环PLL，即PLLCTL_PLLON=0。
当PLLCTL_PLLON=0时，关闭PLL电路。
当PLLCTL_PLLON=1时，打开PLL电路。
第四、根据想要的时钟频率设置SYNR和REFDV两个寄存器。
SYNR和REFDV两个寄存器专用于锁相环时钟PLLCLK的频率计算，计算公式是：PLLCLK=2*OSCCLK*(SYNR+1)/(REFDV+1)其中，PLLCLK为PLL模块输出的时钟频率；OSCCLK为晶振频率；SYNR、REFDV分别为寄存器SYNR、REFDV中的值。
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PLL的概念
我们所说的PLL。
其实就是锁相环路，简称为锁相环。
许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。
锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL）。
锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。
因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，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。
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，这就是锁相环名称的由来。
目前锁相环主要有模拟锁相环，数字锁相环以及有记忆能力（微机控制的）锁相环。
PLL的组成
锁相环通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成，锁相环组成的原理框图如图8-4-1所示。
锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC（t），对振荡器输出信号的频率实施控制。
压控振荡器（VCO）的基本概念
调节可变电阻或可变电容可以改变波形发生电路的振荡频率，一般是通过人的手来调节的。
而在自动控制等场合往往要求能自动地调节振荡频率。
常见的情况是给出一个控制电压（例如计算机通过接口电路输出的控制电压），要求波形发生电路的振荡频率与控制电压成正比。
这种电路称为压控振荡器，又称为VCO或
u-f转换电路。
压控振荡器是锁相环中关键部件，在实际应用中有很多种结构。
压控振荡器（VCO）电路的举例和原理
利用集成运放就可以构成精度高、线性好的压控振荡器。
我们知道积分电路输出电压变化的速率与输入电压的大小成正比，如果积分电容充电使输出电压达到一定程度后，设法使它迅速放电，然后输入电压再给它充电，如此周而复始，产生振荡，其振荡频率与输入电压成正比。
即压控振荡器。
下图就是实现上述意图的压控振荡器(它的输入电压Ui＞0)。
上述电路实际上就是一个方波、锯齿波发生电路，只不过这里是通过改变输入电压Ui的大小来改变输出波形频率，从而将电压参量转换成频率参量。
压控振荡器的用途较广。
为了使用方便，一些厂家将压控振荡器做成模块，有的压控振荡器模块输出信号的频率与输入电压幅值的非线性误差小于0.02%，但振荡频率较低，一般在100Kz以下。
图中所示电路中A1是积分电路，A2是同相输入滞回比较器，它起开关作用。
当它的输出电压u01=+UZ时，二极管D截止，输入电压（Ui＞0），经电阻R1向电容C充电，输出电压uo逐渐下降，当u0下降到零再继续下降使滞回比较器A2同相输入端电位略低于零，uO1由+UZ跳变为－UZ，二极管D由截止变导通，电容C放电，由于放电回路的等效电阻比R1小得多，因此放电很快，uO迅速上升，使A2的u+很快上升到大于零，uO1很快从－UZ跳回到+UZ，二极管又截止，输入电压经R1再向电容充电。
如此周而复始，产生振荡。
振荡频率与输入电压的函数关系为：。