關(guān)于鎖相環(huán)路與其他控制電路第1頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六8.1鎖相環(huán)路一、反饋控制電路的基本原理反饋控制電路由誤差元件和執(zhí)行元件組成。根據(jù)需要比較和調(diào)節(jié)的參量不同，反饋控制電路可分為：

1.自動(dòng)增益控制電路（AGC）

2.自動(dòng)頻率控制電路（AFC）

3.自動(dòng)相位控制電路（APC），又稱鎖相環(huán)路（PLL）第2頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六二、基本鎖相環(huán)的構(gòu)成鑒相器：

壓控振蕩器：式中，ωo為壓控振蕩器的中心頻率。第3頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六三、鎖相環(huán)的基本原理利用輸入信號(hào)和壓控振蕩器輸出信號(hào)之間的相位誤差去消除頻率誤差。當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)之后，雖然有剩余相位誤差存在，但頻率誤差可以消除，從而實(shí)現(xiàn)無誤差的頻率跟蹤。第4頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六

1.鎖定：輸出信號(hào)與輸入信號(hào)頻率相等；

2.捕捉：環(huán)路原先是失鎖的，通過自身調(diào)節(jié)由失鎖調(diào)整到鎖定的過程；相應(yīng)的，能夠由失鎖進(jìn)入鎖定的最大輸入固有頻差，稱為環(huán)路捕捉帶或捕捉范圍。

3.跟蹤：環(huán)路原先是鎖定的，由于某種原因造成環(huán)路偏離鎖定，通過自身調(diào)節(jié)重新維持鎖定的過程。相應(yīng)的，能夠保持跟蹤的最大輸入固有頻差，稱為同步帶或跟蹤帶。

四、鎖相環(huán)的鎖定、捕捉和跟蹤第5頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六

4.判斷環(huán)路是否鎖定的方法①在有雙蹤示波器的情況下

當(dāng)fi=fo時(shí)，表示環(huán)路已經(jīng)進(jìn)入鎖定狀態(tài)。

②單蹤──普通示波器利用李沙育圖形來判斷。如果環(huán)路已鎖定，且在理想情況下，李沙育圖形應(yīng)是一個(gè)圓。第6頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六

5.同步帶和捕捉帶演示動(dòng)畫第7頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六五、鎖相環(huán)路各組成部分分析

1.鑒相器

（1）正弦波鑒相器及其數(shù)學(xué)模型設(shè)輸入信號(hào)為,壓控振蕩器的輸出信號(hào)為為了便于比較兩者之間的相位差，現(xiàn)都以為參考相位。這樣ui(t)瞬時(shí)相位為按上面的新定義，通過環(huán)路濾波器，則鑒相器的輸出為第8頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六

由于ud(t)隨作周期性的正弦變化，因此這種鑒相器稱為正弦波鑒相器。（2）鑒相器線性化的數(shù)學(xué)模型當(dāng)時(shí)，因此，。

當(dāng)強(qiáng)調(diào)對(duì)相位的貢獻(xiàn)時(shí)，模型可以表示為：

第9頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六2.環(huán)路濾波器

環(huán)路濾波器是線性電路，由線性元件電阻、電感和電容組成，有時(shí)還包括運(yùn)算放大器在內(nèi)，它是低通濾波器。

RC積分濾波器第10頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六3.壓控振蕩器在鎖相環(huán)路中，我們關(guān)心的是相位變化，瞬時(shí)相位對(duì)相位的貢獻(xiàn)是變化部分可以認(rèn)為，壓控振蕩器是一個(gè)固有積分環(huán)節(jié)。第11頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六六、鎖相環(huán)路的相位數(shù)學(xué)模型第12頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六第8章鎖相環(huán)路及其他反饋控制電路8.1鎖相環(huán)路8.2集成鎖相環(huán)芯片8.3鎖相環(huán)路的應(yīng)用8.4自動(dòng)增益控制電路8.5自動(dòng)頻率控制電路第13頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六8.2集成鎖相環(huán)芯片——CD4046一、CD4046邏輯框圖第14頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六二、異或門鑒相器的工作原理

當(dāng)時(shí)，由波形可求出輸出電壓的平均值第15頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六第8章鎖相環(huán)路及其他反饋控制電路8.1鎖相環(huán)路8.2集成鎖相環(huán)芯片8.3鎖相環(huán)路的應(yīng)用8.4自動(dòng)增益控制電路8.5自動(dòng)頻率控制電路第16頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六8.3鎖相環(huán)路的應(yīng)用

鎖相環(huán)具有良好的跟蹤特性，可實(shí)現(xiàn)無誤差的頻率跟蹤和良好的窄帶濾波特性。

分為載波跟蹤（窄帶跟蹤）和調(diào)制跟蹤（寬帶跟蹤）當(dāng)輸出鎖定在輸入信號(hào)頻率上時(shí)，位于信號(hào)頻率附近的頻率分量通過鑒頻器變成低頻信號(hào)而平移到零頻率附近，環(huán)路濾波器的低通作用對(duì)輸入信號(hào)而言，相當(dāng)于一個(gè)高頻帶通濾波器。只要把環(huán)路濾波器的通帶做得比較窄，整個(gè)環(huán)路就具有很窄的帶通特性。第17頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六一、鎖相調(diào)頻電路實(shí)現(xiàn)鎖相調(diào)頻的條件：①調(diào)制信號(hào)的頻譜要處于低通濾波器通帶之外；②鎖相環(huán)只對(duì)載波頻率的慢變化起調(diào)整作用，使其中心頻率鎖定在晶振頻率上。第18頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六二、鎖相鑒頻電路

實(shí)現(xiàn)鎖相鑒頻的條件：①鎖相環(huán)的捕捉帶必須大于調(diào)頻波的最大頻偏；②環(huán)路帶寬必須大于調(diào)頻波中調(diào)制信號(hào)的頻譜帶寬。第19頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六第20頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六三、調(diào)幅波的同步檢波

利用鎖相環(huán)從所接收的信號(hào)中提取出載波信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)調(diào)幅波的同步檢波。環(huán)路濾波器的通頻帶很窄，使鎖相環(huán)路鎖定在調(diào)幅波的載頻上。第21頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六四、鎖相接收機(jī)——窄帶跟蹤環(huán)路

當(dāng)?shù)孛娼邮照窘邮招l(wèi)星發(fā)送來的無線電信號(hào)時(shí)（1）地面接收站收到的信號(hào)是極為微弱的；（2）由于多普勒效應(yīng)，地面接收站收到的信號(hào)頻率將偏離衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)頻率，并且其值往往在較大范圍內(nèi)變化。

由于環(huán)路濾波器的帶寬選得很窄，因此鑒相器輸出中的調(diào)制信號(hào)分量不能進(jìn)入環(huán)路。第22頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六五、鎖相環(huán)在頻率合成器中的應(yīng)用1.頻率合成的基本概念頻率合成（FrequecncySynthesis）是利用一個(gè)或多個(gè)高穩(wěn)定晶體振蕩器產(chǎn)生出一系列等間隔的離散頻率信號(hào)的一種技術(shù)，這些離散頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度與晶體振蕩器相同。

2.頻率合成的方法直接合成法、鎖相環(huán)路法（間接合成法）和直接數(shù)字合成（DDS）法。第23頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六3.評(píng)價(jià)頻率合成器的主要技術(shù)指標(biāo)

①工作頻率范圍：由最高和最低輸出頻率確定；

②頻率間隔：兩個(gè)相鄰頻率的最小間隔，也稱分辨率；

③頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間：由一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換到另一個(gè)頻率并達(dá)到穩(wěn)定所需要的時(shí)間；

④頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度

⑤頻率純度：輸出信號(hào)接近正弦波的程度。

4.鎖相頻率合成器（1）原理框圖第24頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六（2）實(shí)用電路第25頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六①石英晶體多諧振蕩器第26頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六②CD4518B——DualBCDup-Counter

TruthTableClockEnalbeResetAction10IncrementCounter00IncrementCounter×0NoChange×0NoChange00NoChange10NoChange××1Q1thruQ4=0第27頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六

③MC14522B——Presettable4-bitBCDDownCounter第28頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六典型電路第29頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六第8章鎖相環(huán)路及其他反饋控制電路8.1鎖相環(huán)路8.2集成鎖相環(huán)芯片8.3鎖相環(huán)路的應(yīng)用8.4自動(dòng)增益控制電路8.5自動(dòng)頻率控制電路第30頁，共32頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)18分，星期六8.4自動(dòng)增益控制電路