锁相环工作原理
锁相环工作原理
锁相环路是一种反馈电路,锁相环的英文全称是
Phase-Locked Loop,
简称
PLL
。其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。因锁相环可以实现 输出
信号频率对输入信号频率的自动跟踪,所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁 相环在工
作的过程中,当输出信号的频率与输入信号的频率相等时,输出电压与输 入电压保持固
定的相位差值,即输出电压与输入电压
的相位被锁住,这就是锁相环名称的由来。在数据采集系统中,锁相环是一种非常 有用
的同步技术,因为通过锁相环,可以使得不同的数据采集板卡共享同一个采样 时钟。因
此,所有板卡上各自的本地
80MHz
和
20MHZ
寸基的相位都是同步的,从而 采样时钟也是
同步的。因为每块板卡的采样时钟都是同步的,所以都能严格地在同 一时刻进行数据采
集。锁相环路是一个相位反馈自动控制系统。它由以下三个基本 部件组成:
xx
相器
(
PD
)、环路滤波器(
LPF
和压控振荡器(
VCO
。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
xx
相器;
3. xx
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。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
xx
相器进行
xx
相。 如果
fR
和
fv
相
差不大,
xx
相器对
uR
和
uv
进行
xx
相的结果,输出一个与
uR
和
uv
的相位差
xx
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=