鑒相器 ,鑒相器的分類和原理是什么?
鑒相器 ,鑒相器的分類和原理是什么?
鑒相器
鑒相器，顧名思義，就是能夠鑒別出輸入信號的相差的器件。它是PLL的重要組成部分。
PLL的概念
我們所說的PLL。其實就是鎖相環路，簡稱為鎖相環。許多電子設備要正常工作，通常需要外部的輸入信號與內部的振蕩信號同步，利用鎖相環路就可以實現這個目的。鎖相環路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環（PLL）。鎖相環的特點是：利用外部輸入的參考信號控制環路內部振蕩信號的頻率和相位。
因鎖相環可以實現輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環通常用于閉環跟蹤電路。鎖相環在工作的過程中，當輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環名稱的由來。
目前鎖相環主要有模擬鎖相環，數字鎖相環以及有記憶能力（微機控制的）鎖相環。
PLL的組成
鎖相環通常由鑒相器（PD）、環路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三部分組成，鎖相環組成的原理框圖如圖8-4-1所示。
鎖相環中的鑒相器又稱為相位比較器，它的作用是檢測輸入信號和輸出信號的相位差，并將檢測出的相位差信號轉換成uD（t）電壓信號輸出，該信號經低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC（t），對振蕩器輸出信號的頻率實施控制。
環路濾波器的基本概念和功能
其實它是濾波器中的一種類型，因為這種濾波器使用在環路中，因此得名環路濾波器。它是PLL(鎖相環)電路中的重要組成部分,要了解它必須先要對PLL的原理有一定了解。PLL的原理如下：
設外界輸入的信號電壓和壓控振蕩器輸出的信號電壓分別為：
式中的ω0為壓控振蕩器在輸入控制電壓為零或為直流電壓時的振蕩角頻率，稱為電路的固有振蕩角頻率。則模擬乘法器的輸出電壓uD為：
此時需要用低通濾波器LF將上式中的和頻分量濾掉，快速衰減高頻干擾，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入，在環路跳出鎖定狀態時，提高環路以短期存儲，并迅速恢復環路。
鑒相器，顧名思義，就是能夠鑒別出輸入信號的相差的器件。它是PLL，即鎖相環的重要組成部分
鑒相器-原理特性???????
使輸出電壓與兩個輸入信號之間的相位差有確定關系的電路。表示其間關系的函數稱為鑒相特性。鑒相器是鎖相環的基本部件之一，也用于調頻和調相信號的解調。常見的鑒相特性有余弦型、鋸齒型與三角型等。
鑒相器特性用ud(t)＝kdf【θe(t)】表示。式中kd為鑒相器的增益系數；θe(t)＝θ1(t)－θ2(t)，表示兩個輸入信號之間的相位差。函數f【·】表示鑒相特性，它反映鑒相器的輸出電壓 ud(t)與相位差的關系。常見的鑒相特性有余弦型、鋸齒型與三角型等。
鑒相器
鑒相器-分類???????
鑒相器可以分為模擬鑒相器和數字鑒相器兩種。
二極管平衡鑒相器是一種模擬鑒相器。兩個輸入的正弦信號的和與差分別加于檢波二極管，檢波后的電位差即為鑒相器的輸出電壓。其鑒相特性通常為余弦型的。鑒頻鑒相器是一種數字鑒相器。兩個輸入信號是脈沖序列，其前沿（或后沿）分別代表各自的相位。比較這兩個脈沖序列的頻率和相位即可得到與相位差有關的輸出。這種鑒相器的鑒相特性為鋸齒形。因它兼具鑒頻作用，故稱鑒頻鑒相器
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二極管平衡鑒相器 這是一種模擬鑒相器，原理電路如圖1。二極管D1、D2和C1R1、C2R2構成兩個峰值檢波器。兩個輸入的正弦信號u1(t)=U1sin(ωt+θ1)、u2(t)＝U2sin(ωt+θ2) 的和與差分別加于檢波二極管D1和D2，檢波后的電壓差即為鑒相器的輸出電壓ud。當U2U1時,ud∝U1cos(θ1－θ2)。在這種情況下,它的鑒相特性是余弦型的(圖2a)。
鑒相器
鑒頻鑒相器 這是一種數字鑒相器。兩個輸入信號是脈沖序列，其前沿(或后沿)分別代表各自的相位。比較這兩個脈沖序列的頻率和相位即可得到與相位差有關的輸出。圖3是一種鑒頻鑒相器的框圖。比相器可由觸發器構成。當兩個輸入信號u1和u2同頻同相時,觸發器沒有輸出,充電電流等于零。當u1脈沖序列超前于u2時，觸發器產生一個其寬度與相位差成正比的正脈沖，充電電路被充電，其輸出電壓為正值，大小與充電脈沖寬度成正比。若u1落后于u2,則觸發器輸出一個負脈沖，充電電路的輸出為負值。這種鑒相器的鑒相特性為鋸齒形（圖2b）。這種鑒相器兼具鑒頻作用，故稱鑒頻鑒相器。
鑒相器
取樣鑒相器 由取樣器和保持電路兩部分組成。圖4是原理電路,4個二極管構成取樣器，電容器Cd構成保持電路。當被鑒相信號u0(f0,θ0)的頻率f0正好等于取樣脈沖ui(fi,θi)的頻率fi的整數倍時，每次取樣的電壓值相等。鑒相器的輸出電壓ud為保持電容器Cd上的直流電壓。當f0厵nfi時，每次取樣的電壓值不等，輸出電壓ud為階梯形的交流電壓。取樣鑒相器輸出的電壓和相位差成正弦關系。
鑒相器
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鑒相器-數字鑒相器???????
背景知識：
隨著數字電路技術的發展，數字鎖相環在調制解調、頻率合成、FM 立體聲解碼、彩色副載波同步、圖象處理等各個方面得到了廣泛的應用。數字鎖相環不僅吸收了數字電路可靠性高、體積小、價格低等優點，還解決了模擬鎖相環的直流零點漂移、器件飽和及易受電源和環境溫度變化等缺點，此外還具有對離散樣值的實時處理能力，已成為鎖相技術發展的方向。鎖相環是一個相位反饋控制系統，在數字鎖相環中，由于誤差控制信號是離散的數字信號，而不是模擬電壓，因而受控的輸出電壓的改變是離散的而不是連續的;此外，環路組成部件也全用數字電路實現，故而這種鎖相環就稱之為全數字鎖相環(簡稱DPLL)。數字鎖相環主要由數字鑒相器、可逆計數器、頻率切換電路及N分頻器四部分組成。數字鑒相器就是DPLL的主要單元。
基本原理：
在比相的信號雖然經過了一系列處理，但仍可能含有干擾信號。其信號的特點:
1.噪聲的影響在轉變成方波后只存在于理想方波的前后沿附近，而高低電平 中 間部分不受噪聲影響;
2.被鑒相信號的頻率一致，而且存在一定的相位差，使兩路信號的沿互相錯開 ，每一路受噪聲影響的前后沿正好對應于另一路不受影響的電平部分。
而一般的鑒相器都沒有抑制噪聲的能力，即使是一點小的抖動也將導致鑒相的失敗。故本設計利用觸發器的邊沿觸發和鎖存功能設計了高抗噪聲數字鑒相器，采用VHDL語言編制調試了鑒相器功能。如圖是經過編譯以后生成的原理圖。
鑒相器
輸入信號的相位Φa與反饋輸人信號的相位Фb的相位差Фe=Фa-Фb時，鑒相器輸出低電平。當Фe > 0 時，鑒相器輸出信號Ud(t) 輸出正比于相位差的脈寬信號，Up(t) 輸出低電平。當Фe < 0時，鑒相器的輸出信號Up(t)輸出正比于相位差的脈寬信號，Ud (t)輸出低電平。線性鑒相范圍為±л，線性鑒相增益kd =1/л(v/rad)。
下面對該鑒相器的抗干擾能力作定量分析。若設干擾信號是峰值為An的正弦信號，被鑒別的兩路信號的相位差為α，其值為As，則有:
鑒相器
實際上，大多數干擾為隨機白噪聲，所以信噪比為:
鑒相器
從上式可以看出該鑒相器具有較強的抗干擾能力，這也保證了整個系統對惡劣環境的適應能力。
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