如果用一個自由振蕩的振蕩器，給MCU提供時鐘。會咋樣呢?

首先，得說一下，簡單的LC自由振蕩的振蕩器的頻率很脆弱。

哪哪都會影響到它。

供電大小變化，它會變;環境溫度變化，它會變;工藝角變化，它也會變。

所以，如果用MCU提供時鐘的話，假設環境溫度緩慢變化，則振蕩器的輸出頻率也會緩慢變化，這樣就會引起隨機相位累積。

單獨看，可能看不太出來，如果把它和標準時鐘輸出放在一起，就能感受到變化。

你會發現，CKosc的上升沿離標準時鐘的上升沿越來越遠。

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

為了避免這個事情發生，就需要對振蕩器的相位進行控制。

控制的目的，是希望VCO的相位與參考時鐘的相位對齊。

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

具體過程如下：

假設在t=t1時，VCO的頻率突然變大，然后電路開始累積相位差，相位誤差逐漸減小。在t=t2時，VCK和VVCO之間的相位差變為0，兩信號的相位對齊。

此過程，即是將VCO的輸出相位與參考相位對齊的過程，稱為“鎖相”。

從上面的過程中，可以看出，要使得VCO的相位和參考信號的相位對齊，需要做到以下兩點：

(1) VCO的頻率瞬間改變，并且能夠發生下面的積分運算。

(2) 用鑒相器來比對兩個信號的相位差，以確定VCO和參考信號對齊的時間點。

將VCO的輸出相位與參考相位對齊的過程，稱為“鎖相”。

那怎么實時控制振蕩器的輸出相位呢，答案就是采用負反饋，如下圖所示。

將輸出信號的相位與參考信號的相位進行比對，用鑒相器輸出的Vcont去調節VCO的頻率和相位。

如果環路增益足夠大，則

鑒相器的輸出是周期性脈沖，這會對VCO的性能產生影響。

為了解決這個問題，可以在鑒相器和VCO之間加一個低通濾波器，抑制鑒相器輸出的高頻分量。

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

這是因為，如果在反饋回路上，加上一個分頻器，那鎖相環就可以產生和參考信號差不多穩定，但是頻率更高的信號。

審核編輯：湯梓紅