【非常好】锁相环原理解析
锁相环工作原理
锁相环工作原理锁相环（Phase-LockedLoop，PLL）是一种电子电路，属于信号处理类的重要组件，专门被设计用于调整输入信号的频率，使之与一个外部的参考信号的频率保持相同，从而产生一个新的输出信号。
锁相环的工作原理主要是由一个锁相检测电路，一个比较器，一个控制电路或控制器，一个调节的滤波器及一个有效负载组成。
锁相环的核心电路是锁相检测电路，它的工作原理是把外界输入的电压或电流信号，通过一个高斯滤波器，将外部信号经过处理、加工后，作为一个模拟电压信号输入进入PLL锁相电路中。
输入信号经过PLL电路处理后，会形成一个反应特性曲线。
曲线的宽度由输入的电压、放大器的电压增益、滤波器的带宽及电路中元件的参数决定。
PLL电路收集到的输入信号，会经过处理，产生一个模拟电压信号表示接收到的信号的频率，然后再将这个模拟电压信号作为一个调整信号输入到比较器中。
比较器（当中包含有一个可调电容），其功能是比较内部发出的参考信号（也可以来源于外部输入的参考信号）和输入的调节信号，根据比较的结果，来改变可调电容的电容大小。
当外部输入的信号频率比内部参考信号频率高时，比较器就会控制电容减小，使内部参考信号的频率增大；反之，外部输入的信号频率比内部参考信号频率低时，比较器就会控制电容增大，使内部参考信号的频率减小。
控制电路的作用是，将比较器的信号处理成一个调节变量，也就是理解成一个调节信号，来控制把放大电路的电路中的可调电阻的阻值，以使得内部发出的参考信号的频率最终跟外界输入的信号频率相等，从而形成一个新的调整信号。
有效负载，也就是把可调电阻和把放大器及相关电路组合在一起，把这种调节信号处理成一个具有适当频率的新的输出信号。
锁相环的调节频率可以根据原始输入信号的变化而动态变化，从而把原始输入信号的频率调成最接近参考信号的频率。
锁相环可以应用在不同的领域，例如：收音机、电视机、高频放大器、空间定位系统以及微波技术等等。
例如：收音机中采用锁相环电路作为一个调谐电路，用于把一个发射信号的频率调节成接收设备能够接收到的频率；然而电视机中，采用锁相环电路作为一个同步电路，调节接收端的输出信号的同步信息，以保证电视的看过顺畅；高频放大器中，采用锁相环电路调节放大电路的频率；空间定位系统中，采用锁相环电路的调节定位信号的时间差，来实现定位，而微波技术中，采用锁相环电路调整定时信号的频率，从而实现微波用户定位和信息传输等相关功能。
锁相环的原理,电路构成,及其在电路设计中作用
锁相环的原理,电路构成,及其在电路设计中作用锁相环的原理，电路构成，及其在电路设计中作用锁相环鉴相器环路滤波器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。
构成：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。
在电路设计中的作用：自动完成两个电信号的相位的同步。
锁相环:为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法,主要有VCO(压控振荡器)和PLL IC ,压控振荡器给出一个信号,一部分作为输出,另一部分通过分频与PLL IC所产生的本振信号作相位比较,为了保持频率不变,就要求相位差不发生改变,如果有相位差的变化,则PLL IC的电压输出端的电压发生变化,去控制VCO,直到相位差恢复!达到锁频的目的!!能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。
锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。
鉴相器用来鉴别输入信号Ui与输出信号Uo之间的相位差，并输出误差电压Ud 。
Ud 中的噪声和干扰成分被低通性质的环路滤波器滤除，形成压控振荡器（VCO）的控制电压Uc。
Uc作用于压控振荡器的结果是把它的输出振荡频率f。
拉向环路输入信号频率fi ，当二者相等时，环路被锁定，称为入锁。
维持锁定的直流控制电压由鉴相器提供，因此鉴相器的两个输入信号间留有一定的相位差。
锁相环最初用于改善电视接收机的行同步和帧同步，以提高抗干扰能力。
20世纪50年代后期随着空间技术的发展，锁相环用于对宇宙飞行目标的跟踪、遥测和遥控。
60年代初随着数字通信系统的发展，锁相环应用愈广，例如为相干解调提取参考载波、建立位同步等。
具有门限扩展能力的调频信号锁相鉴频器也是在60年代初发展起来的。
在电子仪器方面，锁相环在频率合成器和相位计等仪器中起了重要作用.由于锁定情形下（即完成捕捉后）,该仿制的时钟信号相对于接收到的信号中的时钟信号具有一定的相差,所以很形象地称其为锁相器。
锁相环工作原理
锁相环工作原理锁相环是一种常用的电子反馈控制系统，主要用于同步信号的生成和相位跟踪。
它在许多领域中都有广泛的应用，如通信、雷达、测量仪器等。
本文将详细介绍锁相环的工作原理及其应用。
一、锁相环的基本组成部分锁相环通常由相位比较器、低通滤波器、电压控制振荡器（VCO）、分频器和反馈回路组成。
1. 相位比较器（Phase Comparator）：用于比较输入信号和VCO输出信号的相位差，并产生一个误差信号。
2. 低通滤波器（Low Pass Filter）：将相位比较器输出的误差信号进行滤波，得到一个平滑的控制电压。
3. 电压控制振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）：根据控制电压的大小，产生相应频率的输出信号。
4. 分频器（Divider）：将VCO输出的信号进行分频，得到一个与输入信号频率相同但相位差较小的信号，作为反馈信号输入到相位比较器。
5. 反馈回路（Feedback Loop）：将分频器输出的信号反馈给相位比较器，形成一个闭环控制系统。
二、锁相环的工作原理锁相环的工作原理可以分为两个阶段：捕获阶段和跟踪阶段。
1. 捕获阶段：在捕获阶段，锁相环通过调节VCO的频率和相位，使其与输入信号保持同频同相。
首先，相位比较器将输入信号和VCO输出信号进行相位比较，产生一个误差信号。
该误差信号经过低通滤波器滤波后，得到一个控制电压，该电压决定了VCO的频率和相位的调整方向。
VCO根据控制电压的大小，调整自身的频率和相位，使其逐渐与输入信号同步。
当VCO的频率和相位与输入信号达到同步状态时，进入跟踪阶段。
2. 跟踪阶段：在跟踪阶段，锁相环通过持续调整VCO的频率和相位，使其能够跟踪输入信号的变化。
当输入信号的频率或相位发生变化时，相位比较器会再次产生误差信号，并通过低通滤波器得到相应的控制电压。
VCO根据控制电压的变化，调整自身的频率和相位，以保持与输入信号的同步。
三、锁相环的应用锁相环在许多领域中都有广泛的应用，以下列举几个典型的应用场景：1. 通信系统：锁相环可用于时钟恢复、频率合成、时钟同步等方面。
锁相环原理
锁相环原理
锁相环原理是以一种电性控制方法使电子设备具有双向功能的一种电
源技术。
历史上，该原理最早被用于有线电视信号传输中。
当时，通
过将一个电磁环围绕一个或多个电缆传输有线电视信号，可以实现只
能传输进一个方向的信号。
然而，随着时代的发展，锁相环原理被广泛应用于电子设备中，使其
具有双向功能。
它遵循一个基本原理：首先，将一个电磁环绕在一个
或多个线路上，并且以该磁环的中心作为一个‘开关’；当开关处于
一个位置时，磁场的力量将把所有的电流限制在磁环的内部，保证信
号只能在一个方向上传输；当开关处于另一个位置时，即信号可以在
两个对称的路径上传输，从而实现双向功能。
锁相环原理可用于实现不同类型的双向传输功能，如串行总线、多路
复用器、多路复用重组器、阻性通信线等等。
这种技术原理在现今的电子产品中应用非常广泛，例如计算机网络中，数据可以通过以这种原理为基础的设备而实现双向传输，尽管有一端
作为发射机，另一端作为接收机，但是他们之间可以实现双向通信。
除此之外，该原理也可用于实现其他领域，例如车载电子，无线电，
信号传输系统，发射系统，测量系统，安全和控制系统等等。
总之，锁相环原理可以用来实现双向功能，是一种普遍存在的可靠的
电子技术。
它的特点是方便，容易实现，广泛应用于电子产品，使用
户能够更好地控制和操作电子设备。
锁相环原理
1锁相环的基本原理1.1 锁相环的基本构成锁相环路（PLL）是一个闭环的跟踪系统，它能够跟踪输入信号的相位和频率。
确切地讲，锁相环是一个使用输出信号（由振荡器产生的）与参考信号或者输入信号在频率和相位上同步的电路。
在同步（通常称为锁定）状态，振荡器输出信号和参考信号之间的相位差为零，或者保持常数。
如果出现相位误差，一种控制机理作用到振荡器上，使得相位误差再次减小到最小。
在这样的控制系统中，实际输出信号的相位锁定到参考信号的相位，因而我们称之为锁相环。
锁相环在无线电技术的许多领域，如调制与解调、频率合成、数字同步系统等方面得到了广泛的应用，已经成为现代模拟与数字通信系统中不可缺少的基本部件。
锁相环通常由鉴相器（PD），环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三个基本部件组成。
如图1-1所示：VCOLFPD图1-1 锁相环的基本构成在PLL中，PD是一个相位比较器，比较基准信号（输入信号）（t）与输出信号（t）之间的相位偏差，并由此产生误差信号；LF是一个低通滤波器，用来滤除中的高频成分，起滤波平滑作用，以保证环路稳定和改善环路跟踪性能，最终输出控制电压；VCO是一个电压/频率变换装置，产生本地振荡频率，其振荡频率受控制，产生频率偏移，从而跟踪输入信号的频率。
整个锁相环路根据输入信号与本地振荡信号之间的相位误差对本地振荡信号的相位进行连续不断的反馈调节，从而达到使本地振荡信号相位跟踪输入信号相位的目的。
1.1.1 鉴相器鉴相器是一个相位比较器，比较两个输入信号的相位，产生误差相位，并转换为误差电压。
鉴相器有多种类型，如模拟乘法器型、取样保持型、边沿触发数字型等，其特性也可以是多种多样的，有正弦特性、三角特性、锯齿特性等，作为原理分析，通常使用正弦特性的鉴相器，理由是正弦理论比较成熟，分析简单方便，实际上各种鉴相特性当信噪比降低时，都趋向于正弦特性。
常用的正弦鉴相器可以用模拟乘法器与低通滤波器的串接作为模型，如图1-2所示。
锁相环的基本原理和应用
锁相环的基本原理和应用1. 什么是锁相环锁相环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种电路模块，其基本原理是通过对输入信号和参考信号的相位进行比较和调节，以使输出信号与参考信号保持稳定的相位差。
锁相环广泛应用于通信、测量、频率合成等领域，因其能够实现信号调频、时钟控制等功能而备受关注。
2. 锁相环的基本结构锁相环由相位比较器（Phase Comparator）、环路滤波器（Loop Filter）、振荡器（VCO）和分频器（Divider）组成。
其基本结构如下所示：•相位比较器：相位比较器用于比较输入信号和参考信号的相位差，并产生一个与相位差成正比的控制电压。
•环路滤波器：环路滤波器用于平滑相位比较器输出的控制电压，并将其转换成稳定的直流电压。
•振荡器：振荡器根据环路滤波器输出的控制电压来调节其输出频率，使其与参考信号频率保持一致。
•分频器：分频器将振荡器输出的信号进行频率分频，以产生一个与参考信号频率一致且稳定的输出信号。
3. 锁相环的工作过程锁相环的工作过程可以分为四个阶段：捕获（Capture）、跟踪（Track）、保持（Hold）和丢失（Lose）四个阶段。
•捕获阶段：在捕获阶段，锁相环通过不断调节VCO的频率，使其与参考信号频率逐渐接近，并将相位差逐渐减小。
•跟踪阶段：当锁相环的输出频率与参考信号频率相等时，进入跟踪阶段。
在该阶段，VCO的频率和相位与输入信号保持一致。
•保持阶段：在保持阶段，锁相环维持着与输入信号相同的相位和频率。
任何相位和频率的变化都会通过反馈回路进行补偿。
•丢失阶段：如果输入信号的频率超出锁相环的捕获范围，锁相环无法跟踪该信号，进入丢失阶段。
在该阶段，锁相环输出的信号频率与输入信号频率不一致。
4. 锁相环的应用锁相环在各个领域有着广泛的应用，下面列举几个常见的应用：•频率合成器：锁相环可以将稳定的参考频率合成为其他频率，广泛用于通信、雷达、测量等领域。
一文让你彻底明白“什么是锁相环PLL及其工作原理”
锁相环PLL1、PLL基本介绍目前我见到的所有芯片中都含有PLL模块，接下来主要介绍如何利用PLL对晶振进行倍频及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，那时钟是怎么来的呢？时钟可看成周期性的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。
小注：振荡电路的形成可以分两类：✧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。
✧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① PLL电路组成由上面可以知道，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VCO（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，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。
因此，为了将频率锁定在一个固定的期望值，锁相环PLL出现了一个锁相环电路，PLL电路通常由以下模块组成：鉴相器PD（Phase 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PD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，利用变容二极管（偏置电压的变化会改变耗尽层的厚度，从而影响电容大小）与电感构成的LC谐振电路构成，提高变容二极管的逆向偏压，二极管内耗尽层变大，电容变小，LC电路的谐振频率提高，反之，降低逆向偏压时，二极管内电容变大，频率降低。
锁相环理论讲解
锁相环的理论锁相环作为一个系统，主要包含三个基本模块：鉴相器(Phase Detector ：PD)、低通滤波器(LowPass Filter ：LPF)，亦即环路滤波器(L00P Filter ：LF )，和压控振荡器(V oltage Controlled Oscillator ：VCO )。
这三个基本模块组成的锁相环为基本锁相环，亦即线形锁相环(LPLL)，如图2．1所示。
图2.1锁相环原理图当锁相环开始工作时，输入参考信号的频率1f 与压控振荡器的固有振荡频率o f 总是不相同的，即1o f f f ∆=-，这一固有频率差1o f f f ∆=-必然引起它们之间的相位差不断变化，并不断跨越2π角。
由于鉴相器特性是以相位差2π为周期的，因此鉴相器输出的误差电压总是在某一范围内摆动。
这个误差电压通过环路滤波器变成控制电压加到压控振荡器上，使压控振荡器的频率o f 趋向于参考信号的频率i f ，直到压控振荡器的频率变化到与输入参考信号的频率相等，并满足一定条件，环路就在这个频率上稳定下来。
两个频率之间的相位差不随时间变化而是一个恒定的常数，这时环路就进入“锁定”状态。
当环路已处于锁定状态时，如果输入参考信号的频率和相位发生变化，通过环路的控制作用，压控振荡器的频率和相位能不断跟踪输入参考信号频率的变化而变化，使环路重新进入锁定状态，这种动态过程称为环路的“跟踪”过程。
而环路不处于锁定和跟踪状态，这个动态过程称为“失锁”过程。
从上述分析可知，鉴相器有两个主要功能：一个是频率牵引，另一个是相位锁定。
实际中使用的锁相环系统还包括放大器、分频器、混频器等模块，但是这些附加的模块不会影响锁相环的基本工作原理，可以忽略。
2.1 锁相环的工作原理锁相环作为一个系统，主要包含三个基本模块：鉴相器【4】、低通滤波器，亦即环路滤波器，和压控振荡器。
在本节首先分析鉴相器、环路滤波器和压控振荡器.2.1.1 鉴相器锁相环中的鉴相器（PD ）通常由模拟乘法器组成，利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如图示：()O U t ()i U t ()D U t图2.2 模拟鉴相器电路 鉴相器的工作原理是：设外界输入的信号电压和压控振荡器输出的信号电压分别为：()sin[()]i m i i u t U t ωθ=+ （2.1）()sin[()]o om o o u t U t ωθ=+ （2.2）式中的O ω为压控振荡器在输入控制电压为零或为直流电压时的振荡角频率，称为电路的固有振荡角频率。
锁相环 CD4046 原理及应用
锁相环CD4046 原理及应用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1所示。
图1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。
过去的锁相环多采用分立元件和模拟电路构成，现在常使用集成电路的锁相环，CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V－18V），输入阻抗高(约100MΩ)，动态功耗小，在中心频率f0为10kHz下功耗仅为600μW，属微功耗器件。
图2是CD4046的引脚排列，采用16 脚双列直插式，各引脚功能如下：图2∙1脚相位输出端，环路人锁时为高电平，环路失锁时为低电平。
∙2脚相位比较器Ⅰ的输出端。
∙3脚比较信号输入端。
∙4脚压控振荡器输出端。
∙5脚禁止端，高电平时禁止，低电平时允许压控振荡器工作。
锁相环原理及应用
锁相环原理及应用嘿，朋友们！今天咱来聊聊锁相环原理及应用，这可有意思啦！你看啊，锁相环就像是一个超级有耐心的协调大师。
它能让两个本来不太合拍的东西，变得和谐一致，就好比让两个舞步不太协调的人慢慢找到节奏，一起跳出优美的舞蹈。
锁相环主要由相位比较器、环路滤波器和压控振荡器这几个部分组成。
相位比较器就像是一双敏锐的眼睛，时刻盯着输入信号和反馈信号的相位差异。
环路滤波器呢，则像一个温柔的缓冲器，把那些比较器发现的小波动给抚平啦。
而压控振荡器，那可是关键角色呀，它能根据滤波器的调整，乖乖地改变自己的频率和相位，努力去和输入信号保持一致。
那锁相环都有啥用呢？哎呀，用处可多啦！在通信领域，它就像个默默无闻的幕后英雄。
比如说，手机信号的接收和发送，没有锁相环可不行呢。
它能让手机准确地锁定信号频率，让我们能清晰地通话、流畅地上网。
再想想那些高级的音响设备，锁相环在里面也发挥着大作用呢！它能让声音更加稳定、清晰，不会有那种让人不舒服的杂音。
就好像给声音穿上了一件合身的衣服，让它变得更加好听。
还有啊，在一些精密的测量仪器中，锁相环也是不可或缺的。
它能让测量结果更加准确可靠，就像给测量加上了一把精准的锁。
咱就说，这锁相环是不是很神奇？它就像一个小小的魔法盒子，里面蕴含着大大的能量。
它能让各种电子设备变得更加出色，给我们的生活带来那么多的便利。
而且啊，随着科技的不断发展，锁相环的应用也会越来越广泛。
说不定以后我们生活中的方方面面都离不开它呢！难道你不觉得这很令人期待吗？总之呢，锁相环原理虽然有点复杂，但它的应用真的是无处不在。
我们享受着它带来的便利，却可能都没意识到它的存在。
所以啊，大家可得好好了解了解它，感受一下这个小小的东西背后的大魅力呀！。