如果用一個(gè)自由振蕩的振蕩器，給MCU提供時(shí)鐘。會(huì)咋樣呢?

首先，得說(shuō)一下，簡(jiǎn)單的LC自由振蕩的振蕩器的頻率很脆弱。

哪哪都會(huì)影響到它。

供電大小變化，它會(huì)變;環(huán)境溫度變化，它會(huì)變;工藝角變化，它也會(huì)變。

所以，如果用MCU提供時(shí)鐘的話，假設(shè)環(huán)境溫度緩慢變化，則振蕩器的輸出頻率也會(huì)緩慢變化，這樣就會(huì)引起隨機(jī)相位累積。

單獨(dú)看，可能看不太出來(lái)，如果把它和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘輸出放在一起，就能感受到變化。

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，CKosc的上升沿離標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘的上升沿越來(lái)越遠(yuǎn)。

而MCU的運(yùn)行是靠時(shí)鐘的上升沿或者下降沿來(lái)判別的，你上升沿和下降沿變那么多，MCU可能就運(yùn)行不正常了啊。

為了避免這個(gè)事情發(fā)生，就需要對(duì)振蕩器的相位進(jìn)行控制。

控制的目的，是希望VCO的相位與參考時(shí)鐘的相位對(duì)齊。

如下圖所示，這邊VCO的上升沿相對(duì)于VCK有Δt 秒的偏移，那怎么消除這個(gè)Δt的偏移呢。

具體過(guò)程如下：

假設(shè)在t=t1時(shí)，VCO的頻率突然變大，然后電路開(kāi)始累積相位差，相位誤差逐漸減小。在t=t2時(shí)，VCK和VVCO之間的相位差變?yōu)?，兩信號(hào)的相位對(duì)齊。

此過(guò)程，即是將VCO的輸出相位與參考相位對(duì)齊的過(guò)程，稱為“鎖相”。

從上面的過(guò)程中，可以看出，要使得VCO的相位和參考信號(hào)的相位對(duì)齊，需要做到以下兩點(diǎn)：

(1) VCO的頻率瞬間改變，并且能夠發(fā)生下面的積分運(yùn)算。

(2) 用鑒相器來(lái)比對(duì)兩個(gè)信號(hào)的相位差，以確定VCO和參考信號(hào)對(duì)齊的時(shí)間點(diǎn)。

將VCO的輸出相位與參考相位對(duì)齊的過(guò)程，稱為“鎖相”。

那怎么實(shí)時(shí)控制振蕩器的輸出相位呢，答案就是采用負(fù)反饋，如下圖所示。

將輸出信號(hào)的相位與參考信號(hào)的相位進(jìn)行比對(duì)，用鑒相器輸出的Vcont去調(diào)節(jié)VCO的頻率和相位。

如果環(huán)路增益足夠大，則

鑒相器的輸出是周期性脈沖，這會(huì)對(duì)VCO的性能產(chǎn)生影響。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以在鑒相器和VCO之間加一個(gè)低通濾波器，抑制鑒相器輸出的高頻分量。

這種負(fù)反饋電路，即稱為鎖相環(huán)(PLL)。當(dāng)φin ? φout不隨時(shí)間變化(或者變化很小時(shí))，即稱環(huán)路鎖定。也就是說(shuō)，這個(gè)環(huán)路的目的，是使得φin = φout，那如果是這個(gè)目的的話，為什么不直接用一根線連接呢。

這是因?yàn)椋绻诜答伝芈飞希由弦粋€(gè)分頻器，那鎖相環(huán)就可以產(chǎn)生和參考信號(hào)差不多穩(wěn)定，但是頻率更高的信號(hào)。

審核編輯：湯梓紅