什么是鎖相環(huán)_鎖相環(huán)的作用及工作原理

　　鎖相環(huán) （phase locked loop），顧名思義，就是鎖定相位的環(huán)路。學(xué)過自動控制原理的人都知道，這是一種典型的反饋控制電路，利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號的頻率和相位，實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，一般用于閉環(huán)跟蹤電路。是無線電發(fā)射中使頻率較為穩(wěn)定的一種方法，主要有VCO（壓控振蕩器）和PLL IC （鎖相環(huán)集成電路），壓控振蕩器給出一個信號，一部分作為輸出，另一部分通過分頻與PLL IC所產(chǎn)生的本振信號作相位比較，為了保持頻率不變，就要求相位差不發(fā)生改變，如果有相位差的變化，則PLL IC的電壓輸出端的電壓發(fā)生變化，去控制VCO，直到相位差恢復(fù)，達(dá)到鎖相的目的。能使受控振蕩器的頻率和相位均與輸入信號保持確定關(guān)系的閉環(huán)電子電路。

　　什么是鎖相環(huán)

　　鎖相環(huán)是指一種電路或者模塊，它用于在通信的接收機(jī)中，其作用是對接收到的信號進(jìn)行處理，并從其中提取某個時鐘的相位信息?；蛘哒f，對于接收到的信號，仿制一個時鐘信號，使得這兩個信號從某種角度來看是同步的（或者說，相干的）。由于鎖定情形下（即完成捕捉后），該仿制的時鐘信號相對于接收到的信號中的時鐘信號具有一定的相差，所以很形象地稱其為鎖相器。

　　鎖相環(huán)由鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器組成。鑒相器用來鑒別輸入信號Ui與輸出信號Uo之間的相位差，并輸出誤差電壓Ud。Ud 中的噪聲和干擾成分被低通性質(zhì)的環(huán)路濾波器濾除，形成壓控振蕩器（VCO）的控制電壓Uc。Uc作用于壓控振蕩器的結(jié)果是把它的輸出振蕩頻率fo拉向環(huán)路輸入信號頻率fi ，當(dāng)二者相等時，環(huán)路被鎖定 ，稱為入鎖。維持鎖定的直流控制電壓由鑒相器提供，因此鑒相器的兩個輸入信號間留有一定的相位差。

　　PLL：phase Locked Loop 相同步回路，鎖相回路，用來統(tǒng)一整合時脈訊號，使內(nèi)存能正確的存取資料。

　　直接數(shù)字頻率合成（DDS—Digital Direct Frequency Synthesis）技術(shù)是一種新的頻率合成方法，是頻率合成技術(shù)的一次革命，JOSEPH TIERNEY等3人于1971年提出了直接數(shù)字頻率合成的思想，但由于受當(dāng)時微電子技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的限制，DDS技術(shù)沒有受到足夠重視，隨著電子工程領(lǐng)域的實際需要以及數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，DDS技術(shù)日益顯露出它的優(yōu)越性。

　　DDS是一種全數(shù)字化的頻率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器構(gòu)成。時鐘頻率給定后，輸出信號的頻率取決于頻率控制器，頻率分辨率取決于累加器位數(shù)，相位分辨率取決于ROM的地址線位數(shù)，幅度量化噪聲取決于ROM的數(shù)據(jù)位字長和D/A轉(zhuǎn)換器位數(shù)。

　　DDS有如下優(yōu)點：

　?、?頻率分辨率高，輸出頻點多，可達(dá)N個頻點（N為相位累加器位數(shù)）；

　　⑵頻率切換速度快，可達(dá)us量級；

　?、?頻率切換時相位連續(xù)；

　　⑷ 可以輸出寬帶正交信號；

　　⑸ 輸出相位噪聲低，對參考頻率源的相位噪聲有改善作用；

　?、士梢援a(chǎn)生任意波形；

　?、?全數(shù)字化實現(xiàn)，便于集成，體積小，重量輕，因此八十年代以來各國都在研制和發(fā)展各自的DDS產(chǎn)品，如美國QUALCOMM公司的Q2334，Q2220；STANFORD公司的STEL-1175，STEL-1180；AD公司的AD7008，AD9850，AD9854等。這些DDS芯片的時鐘頻率從幾十兆赫茲到幾百兆赫茲不等，芯片從一般功能到集成有D/A轉(zhuǎn)換器和正交調(diào)制器。

　　PLL：Phase Locked Logic 相同步邏輯

　　鎖相環(huán)的用途是在收、發(fā)通信雙方建立載波同步或位同步。因為它的工作過程是一個自動頻率（相位）調(diào)整的閉合環(huán)路，所以叫環(huán)。鎖相環(huán)分模擬鎖相環(huán)和數(shù)字鎖相環(huán)兩種。

　　鎖相環(huán)的作用

　　鎖相環(huán)是為了得到頻率相同的信號。

　　基帶信號用高頻載波發(fā)射后以后，在接受端需要乘以與載波同頻率同相位的信號來解調(diào)。

　　由于發(fā)射端器件產(chǎn)生頻率誤差，即使知道載波頻率為900MHz，接收端也不能直接用900MHz來解調(diào)。需要得到確切的載波頻率就要用鎖相環(huán)來產(chǎn)生同頻率的信號。

　　這是模擬信號中的應(yīng)用。

　　對于數(shù)字信號，有些傳輸方式是沒有同步時鐘的，需要從數(shù)據(jù)中恢復(fù)時鐘，也會用到鎖相環(huán)。

　　你說到消除頻率誤差用導(dǎo)線，應(yīng)該實說模擬信號中的應(yīng)用。問題是，直接用接收到的信號是無法自己給自己解調(diào)的。需要的是產(chǎn)生載頻的正弦信號。誤差也是針對載頻來說的

　　鎖相環(huán)的工作原理

　　壓控振蕩器給出一個信號，一部分作為輸出，另一部分通過分頻與PLL IC所產(chǎn)生的本振信號作相位比較，為了保持頻率不變，就要求相位差不發(fā)生改變，如果有相位差的變化，則PLL IC的電壓輸出端的電壓發(fā)生變化，去控制VCO，直到相位差恢復(fù)！達(dá)到鎖頻的目的！能使受控振蕩器的頻率和相位均與輸入信號保持確定關(guān)系的閉環(huán)電子電路。

　　模擬鎖相環(huán)工作原理

　　模擬鎖相環(huán)主要由相位參考提取電路、壓控振蕩器、相位比較器、控制電路等組成。壓控振蕩器輸出的是與需要頻率很接近的等幅信號，把它和由相位參考提取電路從信號中提取的參考信號同時送入相位比較器，用比較形成的誤差通過控制電路使壓控振蕩器的頻率向減小誤差絕對值的方向連續(xù)變化，實現(xiàn)鎖相，從而達(dá)到同步。

　　數(shù)字鎖相環(huán)工作原理

　　數(shù)字鎖相環(huán)主要由相位參考提取電路、晶體振蕩器、分頻器、相位比較器、脈沖補抹門等組成。分頻器輸出的信號頻率與所需頻率十分接近，把它和從信號中提取的相位參考信號同時送入相位比較器，比較結(jié)果示出本地頻率高了時就通過補抹門抹掉一個輸入分頻器的脈沖，相當(dāng)于本地振蕩頻率降低；相反，若示出本地頻率低了時就在分頻器輸入端的兩個輸入脈沖間插入一個脈沖，相當(dāng)于本地振蕩頻率上升，從而達(dá)到同步。