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鎖相環的構成和工作原理講解

jf_tyXxp1YG ? 來源:硬件kuang ? 2023-07-24 15:37 ? 次閱讀

鎖相環電路,是調頻電路的重要組成之一,鎖相環電路的原理的認識是DDS學習的一個重點之一。

鎖相環的構成:

輸入信號,鑒相器,低通濾波器,壓控振蕩器、反饋電路

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鎖相環結構圖

θI是晶振輸入信號;鑒相器可以比較兩個輸入信號的相位差,再輸出與相位差對應的方波;低通濾波器負責將鑒相器輸出的方波濾成直流電壓,其本身可能只是一個簡單的LC或者RC濾波電路;壓控震蕩器是一種 受電壓控制輸出對應頻率 的器件,在這里它受到低通濾波器輸出的直流電壓控制,輸出與直流電壓對應的方波;反饋電路通常帶有累加計數器,累加計數器可以比喻成時鐘,時鐘的秒鐘跳60次,分鐘才跳1次,累加計數器也同理,來N個脈沖才輸出1個脈沖。假設累加計數器收到10個方波脈沖才輸出1個計數脈沖,那么這個計數器就可以將壓控振蕩器輸出的方波頻率減少10倍再反饋給鑒相器。

鑒相器本身可能就是一個異或門,即在兩個輸入信號不同的部分,異或門會輸出高,在兩個信號相同的部分,異或門則輸出低。

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A和B是輸入信號,Y是輸出信號。

如果A和B相位持續一致,則會使得輸出的Y是一個恒定頻率的方波,如果A和B相位持續不一致,則會使得Y輸出一個無規律的方波。

將鑒相器輸出的方波濾成直流電壓,控制壓控振蕩器輸出對應頻率的方波,再經過反饋電路將輸出方波和輸入信號一起還給鑒相器分析,如果頻率不一致或者相位不一致,則鑒相器就會繼續輸出方波,濾成直流電壓,控制壓控振蕩器提高輸出方波的頻率,直到輸出方波的頻率和輸入信號的頻率和相位相差極小的時候,鑒相器才會輸出較小占空比的方波,以濾成能控制壓控振蕩器輸出和鑒相器輸入信號頻相都相似的波形,從而使得一個環路穩定,即鎖相環使得輸出信號和輸入信號保持一致。

這時候同學們可能有疑問,我搞了半天鎖相環只是讓輸出信號和輸入信號一致,那我為什么不直接用輸入信號得了,省的折騰這么麻煩!

這里就要解釋一下了,如果此時在反饋電路上加上累加計數器,假設10倍計數器,由于θI和θC一致,則壓控振蕩器輸出的頻率將會是θI的10倍,即鎖相環實現了倍頻功能,目前倍頻器就是這個原理。

注:壓控振蕩器并非是晶體振蕩器,顧名思義振蕩頻率隨電壓的大小成對應關系

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:一文帶你了解鎖相環

文章出處:【微信號:中科聚智,微信公眾號:中科聚智】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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