鉴相器工作原理

所谓鉴相器是一个混频器或者模拟乘法器，它的输出是输入电压信号的乘积，其中包含了两个输入信号的相差信息。鉴相器是锁相环电路的一个关键部件。 相差检测在多种应用中均具有重要的作用，如电机控制，雷达与通信系统，伺服系统以及解调器等。

鉴相器分类

鉴相器可以分为模拟鉴相器和数字鉴相器两种。二极管平衡鉴相器是一种模拟鉴相器。两个输入的正弦信号的和与差分别加于检波二极管，检波后的电位差即为鉴相器的输出电压。其鉴相特性通常为余弦型的。鉴频鉴相器是一种数字鉴相器。两个输入信号是脉冲序列，其前沿（或后沿）分别代表各自的相位。比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形。因它兼具鉴频作用，故称鉴频鉴相器。

鉴相器原理

输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路。表示其间关系的函数称为鉴相特性。鉴相器是锁相环的基本部件之一，也用于调频和调相信号的解调。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。


图一：鉴相器原理

鉴相器特性用ud(t)＝kdf【θe(t)】表示。式中kd为鉴相器的增益系数；θe(t)＝θ1(t)－θ2(t)，表示两个输入信号之间的相位差。函数f【·】表示鉴相特性，它反映鉴相器的输出电压 ud(t)与相位差的关系。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。

鉴相器的应用

图二：鉴相器的应用示意图

ui——环路输入信号，其频率比较稳定；
uo——环路输出信号，频率与ui的频率相同，但与ui保持一定的相位差。
鉴相器的基本功能——将环路输入ui与环路输出 uo进行比较，产生与相位成一定比例的误差电压ud；
低通滤波器——将其波纹成分滤除，输出直流电压VAPC；

二极管平衡鉴相器

这是一种模拟鉴相器，二极管D1、D2和C1R1、C2R2构成两个峰值检波器。两个输入的正弦信号u1(t)=U1sin(ωt+θ1)、u2(t)＝U2sin(ωt+θ2) 的和与差分别加于检波二极管D1和D2，检波后的电压差即为鉴相器的输出电压ud。当U2U1时,ud∝U1cos(θ1－θ2)。在这种情况下,它的鉴相特性是余弦型的图三。压控振荡器——是在VAPC的作用下，产生与输入信号同频，但存在一定相位差的正弦信号uo,送到鉴相器进一步比较，直到uo与ui同频同相为止。


图三：二极管平衡鉴相器鉴相特性