锁相环(PLL)

定义:锁相环是通过比较振荡器电路的输入和输出信号的相位差来保持振荡器电路的输入和输出频率同步的电路。随着集成电路的发展，它已成为电子电路的基本组成部分。

锁相环简称为锁相环它基本上是一个由鉴相器(或比较器)、低通滤波器、压控振荡器和放大器组成的反馈电路。

虽然锁相环有各种各样的应用，但锁相环电路的主要应用之一是信号的相干检测。这是因为锁相环被用来消除调制时引入的相位误差。

相位误差通常与调制时的载波信号有关。因此，当载波信号与信息信号相乘时，就会导致接收端信号失真。

因此，接收电路使用锁相环来消除与信号相关联的相位误差。

锁相环原理框图及工作原理

下图为锁相环电路的基本框图:

现在让我们进一步了解锁相环电路中的每个模块是如何工作的，以消除两个信号之间的相位误差。

相位侦测器

鉴相器就是一个比较器在这里。它对输入端的两个频率分量进行比较，并产生直流电压。所产生的电压与两个频率的相位差成正比。

通常，应用于锁相环的频率是数字频率。

现在，正如上图所示，我们可以清楚地看到，通过反馈路径，VCO的输出被提供给相位检测器。这个反馈信号作为比较器的第二输入。

鉴相器将实际应用的数字输入信号的频率与反馈信号的频率进行比较。产生的输出是一个直流电压(也称为误差电压，V)_e)，其振幅与输入端的两个信号的相位差成正比。

低通滤波器

相位检测器的输出被提供给一个低通滤波器，它消除了比较器输出的高频分量和噪声。

鉴相器给出两个输入信号的和频率和差频率作为其输出。

的总和两个频率的组件（即，f_我+ f_o)是一个高频分量，因此被LPF消除。而区别(例如,f_我- f_o)是由滤波器传递的低频分量。

然后将该低频DC电压信号提供给DC放大器，该DC放大器放大信号电平。然后将该放大信号提供给VCO。

电压控制振荡器

LPF的输出相当于a控制信号VCO。压控振荡器产生一个直流信号，其幅度与低通滤波器输出的幅度成正比。

在这里，对压控振荡器的输出频率进行调整，直到它显示出与输入信号频率相等。

应用和输出的PLL电路所产生的输入如下所示：

基本上锁相环试图调整输出信号的频率。因此，这一调整过程包括三个主要阶段，即不同步的,捕获和锁相阶段。

当两个输入的频率之差为0，表明相位差恒定时，就说环路被锁住了。

如果存在一个相移为180⁰在两个信号之间，则输出电压将是最大的。

在不存在输入信号的情况下，所产生的输出电压为零，允许VCO以设定的频率操作。该频率被称为振荡器的自由运行频率。

锁相环的应用

锁相环用于倍频电路或频率合成器。间接合成法使用锁相环。它也在频率解调电路和移频键控解调器花。