鎖相環(huán)的構(gòu)成和工作原理講解

鎖相環(huán)電路，是調(diào)頻電路的重要組成之一，鎖相環(huán)電路的原理的認(rèn)識(shí)是DDS學(xué)習(xí)的一個(gè)重點(diǎn)之一。

鎖相環(huán)的構(gòu)成：

輸入信號(hào)，鑒相器，低通濾波器，壓控振蕩器、反饋電路

鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)圖

θI是晶振輸入信號(hào)；鑒相器可以比較兩個(gè)輸入信號(hào)的相位差，再輸出與相位差對(duì)應(yīng)的方波；低通濾波器負(fù)責(zé)將鑒相器輸出的方波濾成直流電壓，其本身可能只是一個(gè)簡(jiǎn)單的LC或者RC濾波電路；壓控震蕩器是一種 受電壓控制輸出對(duì)應(yīng)頻率 的器件，在這里它受到低通濾波器輸出的直流電壓控制，輸出與直流電壓對(duì)應(yīng)的方波；反饋電路通常帶有累加計(jì)數(shù)器，累加計(jì)數(shù)器可以比喻成時(shí)鐘，時(shí)鐘的秒鐘跳60次，分鐘才跳1次，累加計(jì)數(shù)器也同理，來N個(gè)脈沖才輸出1個(gè)脈沖。假設(shè)累加計(jì)數(shù)器收到10個(gè)方波脈沖才輸出1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，那么這個(gè)計(jì)數(shù)器就可以將壓控振蕩器輸出的方波頻率減少10倍再反饋給鑒相器。

鑒相器本身可能就是一個(gè)異或門，即在兩個(gè)輸入信號(hào)不同的部分，異或門會(huì)輸出高，在兩個(gè)信號(hào)相同的部分，異或門則輸出低。

A和B是輸入信號(hào)，Y是輸出信號(hào)。

如果A和B相位持續(xù)一致，則會(huì)使得輸出的Y是一個(gè)恒定頻率的方波，如果A和B相位持續(xù)不一致，則會(huì)使得Y輸出一個(gè)無規(guī)律的方波。

將鑒相器輸出的方波濾成直流電壓，控制壓控振蕩器輸出對(duì)應(yīng)頻率的方波，再經(jīng)過反饋電路將輸出方波和輸入信號(hào)一起還給鑒相器分析，如果頻率不一致或者相位不一致，則鑒相器就會(huì)繼續(xù)輸出方波，濾成直流電壓，控制壓控振蕩器提高輸出方波的頻率，直到輸出方波的頻率和輸入信號(hào)的頻率和相位相差極小的時(shí)候，鑒相器才會(huì)輸出較小占空比的方波，以濾成能控制壓控振蕩器輸出和鑒相器輸入信號(hào)頻相都相似的波形，從而使得一個(gè)環(huán)路穩(wěn)定，即鎖相環(huán)使得輸出信號(hào)和輸入信號(hào)保持一致。

這時(shí)候同學(xué)們可能有疑問，我搞了半天鎖相環(huán)只是讓輸出信號(hào)和輸入信號(hào)一致，那我為什么不直接用輸入信號(hào)得了，省的折騰這么麻煩！

這里就要解釋一下了，如果此時(shí)在反饋電路上加上累加計(jì)數(shù)器，假設(shè)10倍計(jì)數(shù)器，由于θI和θC一致，則壓控振蕩器輸出的頻率將會(huì)是θI的10倍，即鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)了倍頻功能，目前倍頻器就是這個(gè)原理。

注：壓控振蕩器并非是晶體振蕩器，顧名思義振蕩頻率隨電壓的大小成對(duì)應(yīng)關(guān)系

審核編輯：湯梓紅