锁相环分类及工作原理

什么是锁相环？

什么是锁相环？据小编的了解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。

                               图1、无线麦克风锁相环

锁相环分类

分类:模拟锁相环电路/数字锁相环电路，使用数字锁相环集成电路CD4046。由图可见，它有一个方波压控振荡器（VCO）和三个相位比较器。

三个相位比较器分别是：

1.异或相位比较器（NOR），即PC1，其相位锁定范围为0~180o；

2.相位-频率比较器（PFD），即PC2，其相位锁定范围为-360o~360o；

3.JK触发相位比较器（JK），即PC3，其相位锁定范围为0~360o。

锁相环的工作原理

1. 压控振荡器的输出经过采集并分频；
2. 和基准信号同时输入鉴相器；
3. 鉴相器通过比较上述两个信号的频率差，然后输出一个直流脉冲电压；
4. 控制VCO，使它的频率改变；
5. 这样经过一个很短的时间，VCO 的输出就会稳定于某一期望值。


                  

 

                               图1、锁相环的工作原理

锁相环可用来实现输出和输入两个信号之间的相位同步。当没有基准（参考）输入信号时，环路滤波器的输出为零（或为某一固定值）。这时，压控振荡器按其固有频率fv进行自由振荡。当有频率为fR的参考信号输入时，uR 和uv同时加到鉴相器进行鉴相。如果fR和fv相差不大，鉴相器对uR和uv进行鉴相的结果，输出一个与uR和uv的相位差成正比的误差电压ud，再经过环路滤波器滤去ud中的高频成分，输出一个控制电压uc，uc将使压控振荡器的频率fv（和相位）发生变化，朝着参考输入信号的频率靠拢，最后使fv= fR，环路锁定。

环路一旦进入锁定状态后，压控振荡器的输出信号与环路的输入信号（参考信号）之间只有一个固定的稳态相位差，而没有频差存在。这时我们就称环路已被锁定。环路的锁定状态是对输入信号的频率和相位不变而言的，若环路输入的是频率和相位不断变化的信号，而且环路能使压控振荡器的频率和相位不断地跟踪输入信号的频率和相位变化，则这时环路所处的状态称为跟踪状态。锁相环路在锁定后，不仅能使输出信号频率与输入信号频率严格同步，而且还具有频率跟踪特性，所以它在电子技术的各个领域中都有着广泛的应用。