锁相环 (phase locked loop)是一种利用相位同步产生的电压,去调谐压控振荡器以产生目标频率的负反馈控制系统。学过自动控制原理的人都知道,这是一种典型的反馈控制电路,利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位,实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪,一般用于闭环跟踪电路。

1.什么是锁相环

 

什么是锁相环

(图片来源于网络)

 

2.锁相环工作原理

锁相环工作原理如下:

 

1.基本工作原理:


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。

 
2.模拟锁相环工作原理


模拟锁相环主要由相位参考提取电路、压控振荡器、相位比较器、控制电路等组成。压控振荡器输出的是与需要频率很接近的等幅信号,把它和由相位参考提取电路从信号中提取的参考信号同时送入相位比较器,用比较形成的误差通过控制电路使压控振荡器的频率向减小误差绝对值的方向连续变化,实现锁相,从而达到同步。


3.数字锁相环工作原理


数字锁相环主要由相位参考提取电路、晶体振荡器分频器、相位比较器、脉冲补抹门等组成。分频器输出的信号频率与所需频率十分接近,把它和从信号中提取的相位参考信号同时送入相位比较器,比较结果示出本地频率高了时就通过补抹门抹掉一个输入分频器的脉冲,相当于本地振荡频率降低;相反,若示出本地频率低了时就在分频器输入端的两个输入脉冲间插入一个脉冲,相当于本地振荡频率上升,从而达到同步。

 

3.锁相环作用及用途

锁相环作用及用途最初用于改善电视接收机的行同步和帧同步,以提高抗干扰能力。20世纪50年代后期随着空间技术的发展,锁相环用于对宇宙飞行目标的跟踪、遥测和遥控。60年代初随着数字通信系统的发展,锁相环应用愈广,例如为相干解调提取参考载波、建立位同步等。具有门限扩展能力的调频信号锁相鉴频器也是在60年代初发展起来的。

 

在电子仪器方面,锁相环在频率合成器和相位计等仪器中起了重要作用。


锁相环技术目前的应用集中在以下三个方面:第一 信号的调制和解调;第二 信号的调频和解调;第三信号频率合成电路。