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锁相环原理
第一部分 锁相环常识
锁相环(PLL)是用于生成与输入信号相位同步的新的信号的电路,由鉴相器(PD)、滤波
器基本形式如图 4 所示。
环路滤波器的主要作用是滤除鉴相器输出电压中的高频噪声(╳)。不应把环路滤波器看
成简单的滤波器思考问题,应从控制系统角度分析,作为锁相环设计环节中引入的一个灵活
度,主要作用是建立环路的动态特性,调节锁相环的外在表现。在分析锁相环的过程中应以
传递函数的概念为主,传递函数是把输入信号和输出信号的电流或电压关联起来,但在锁相
环中最受关注的是输入变量和输出变量的相位之间的关联。滤除高频噪声只是环路滤波器的
次要功能。
图 4:环路滤波器基本形式
试想,作为滤波器的一种,环路滤波器的响应曲线应该是何种形式,图中曲线(1)( 2)
(3)分别代指什么?版权:刘召志所有
图 5:常见曲线图
第二部分 锁相环理论基础
如图 1 所示的锁相环原理框图,我们可以根据每个节点的输入输出信号建立相应的关系
式。鉴相器可以通过公式(1)来表示,假设相位误差为 ,则我们可以得到关系式(2)。
(2-1)
(2-2)
在拉普拉斯变换域中,环路滤波器的作用可以写为:
(2-3)
压控振荡器(VCO)频率正比于控制电压 。由于频率是相位的导数,所以相位正比于控制
电压 的积分。 为积分运算的拉普拉斯变换,所以可得
(2-4)
根据以上分析,我们可以得到各个单元合成后的总传递函数(此锁相环默认分频器分频
比 N 为 1)。开环传递函数、闭环传递函数
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