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鎖相環(huán)的構(gòu)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(huán)電路,是調(diào)頻電路的重要組成之一,鎖相環(huán)電路的原理的認(rèn)識(shí)是DDS學(xué)習(xí)的一個(gè)重點(diǎn)之一。

鎖相環(huán)的構(gòu)成:

輸入信號(hào),鑒相器,低通濾波器,壓控振蕩器、反饋電路

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鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)圖

θI是晶振輸入信號(hào);鑒相器可以比較兩個(gè)輸入信號(hào)的相位差,再輸出與相位差對(duì)應(yīng)的方波;低通濾波器負(fù)責(zé)將鑒相器輸出的方波濾成直流電壓,其本身可能只是一個(gè)簡(jiǎn)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的方波;反饋電路通常帶有累加計(jì)數(shù)器,累加計(jì)數(shù)器可以比喻成時(shí)鐘,時(shí)鐘的秒鐘跳60次,分鐘才跳1次,累加計(jì)數(shù)器也同理,來N個(gè)脈沖才輸出1個(gè)脈沖。假設(shè)累加計(jì)數(shù)器收到10個(gè)方波脈沖才輸出1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖,那么這個(gè)計(jì)數(shù)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(gè)異或門,即在兩個(gè)輸入信號(hào)不同的部分,異或門會(huì)輸出高,在兩個(gè)信號(hào)相同的部分,異或門則輸出低。

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A和B是輸入信號(hào),Y是輸出信號(hào)。

如果A和B相位持續(xù)一致,則會(huì)使得輸出的Y是一個(gè)恒定頻率的方波,如果A和B相位持續(xù)不一致,則會(huì)使得Y輸出一個(gè)無規(guī)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(duì)應(yīng)頻率的方波,再經(jīng)過反饋電路將輸出方波和輸入信號(hào)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(huì)繼續(xù)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(hào)的頻率和相位相差極小的時(shí)候,鑒相器才會(huì)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(hào)頻相都相似的波形,從而使得一個(gè)環(huán)路穩(wěn)定,即鎖相環(huán)使得輸出信號(hào)和輸入信號(hào)保持一致。

這時(shí)候同學(xué)們可能有疑問,我搞了半天鎖相環(huán)只是讓輸出信號(hào)和輸入信號(hào)一致,那我為什么不直接用輸入信號(hào)得了,省的折騰這么麻煩!

這里就要解釋一下了,如果此時(shí)在反饋電路上加上累加計(jì)數(shù)器,假設(shè)10倍計(jì)數(shù)器,由于θI和θC一致,則壓控振蕩器輸出的頻率將會(huì)是θI的10倍,即鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)了倍頻功能,目前倍頻器就是這個(gè)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(duì)應(yīng)關(guān)系

審核編輯:湯梓紅

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原文標(biāo)題:一文帶你了解鎖相環(huán)

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