模擬鎖相環,模擬鎖相環原理解析

背景知識：

鎖相技術是一種相位負反饋控制技術，它利用環路的反饋原理來產生新的頻率點。它的主要特點是:1)鎖定時無剩余頻差；2)具有良好的窄帶載波跟蹤性能；3)具有良好的寬帶調制跟蹤性能；4)門限性能好；5)體積小、重量輕、易于集成。因此，鎖相環在當今電子系統中得到廣泛應用。

基本原理：

鎖相環的負反饋控制系統是由鑒相器(PD)、環路濾波器(LPF)和電壓控制振蕩器(VCO)三個基本部件組成的，基本構成如下圖:

當壓控振蕩器的頻率?r由于某種原因而發生變化時，必然引起相位的變化，該相位變化在鑒相器中與參考晶體的穩定相位(對應于頻率?r)相比較，使鑒相器輸出一個與相位誤差信號成比例的誤差電壓vd(t)，經過低通濾波器，取出其中緩慢變動數值，將壓控振蕩器的輸出頻率拉回到穩定的值上來，從而實現了相位負反饋控制。

當θ1(t) 與θ2(t) 相等時，兩矢量以相同的角速度旋轉，相對位置固定。即夾角維持不變，通常數值又較小，這就是環路的鎖定狀態。

從輸入信號加到鎖相環路的輸入端開始，一直到環路達到鎖定的全過程，稱為捕獲過程。設系統最初進入同步狀態的時間為ta, ,那么從t=t0的起始狀態到達進入同步狀態的全部過程就稱為鎖相環路的捕獲過程。捕獲過程所需的時間Tp=ta-t0。稱為捕獲時間。顯然，捕獲時間Tp的大小不但與環路的參數有關，而且與起始狀態有關。

對一定的環路來說，是否能通過捕獲進入同步取決于起始頻差 θc(t0) = △ω0。若△ω0超過某一范圍，環路就不能捕獲了。這個范圍的大小是鎖相環路的一個重要性能指標，稱為環路的捕獲帶△ωp。

捕獲狀態終了，環路的狀態穩定在

這就是同步狀態的定義。只要在整個變化過程中一直滿足上面兩式。那么仍稱環路處于同步狀態。由上可知，在輸入固定頻率信號的條件之下，環路進入同步狀態后，輸出信號與輸入信號之間頻差等于零，相差等于常數，即

實際應用中有各種形式的環路，但它們都是由上圖這個基本環路演變而來的。