锁相环路是一种反馈控制电路,简称锁相环(PLL,Phase-Locked Loop)。锁相环的特点是利用外部输入的参考信 控制环路内部振荡信 的频率和相位。因锁相环可以实现输出信 频率对输入信 频率的自动跟踪,所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。
锁相环在工作的过程中,当输出信 的频率与输入信 的频率相等时,输出电压与输入电压保持固定的相位差值,即输出电压与输入电压的相位被锁住,这就是锁相环名称的由来。锁相环通常由鉴相器(PD,Phase Detector)、低波滤波器(LPF,Low Past Filter)和压控振荡器(VCO,Voltage Controlled Oscillator)三部分组成,锁相环组成的原理框图如图所示:
锁相环中的鉴相器又称为相位比较器,它的作用是检测输入信 和输出信 的相位差,并将检测出的相位差信 转换成电压信 输出,该信 经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压,对振荡器输出信 的频率实施控制。假设外部基准时钟产生的频率为Fr,电压振荡器VCO产生的频率为Fo,当Fr和Fo输入相位比较器的输入端时,比较器就会输出比较误差信 PD,如图所示:
当Fr>Fo时,也就是VCO分频后的振荡频率比基准频率低的时候,比较器会输出正脉冲信 ,使VCO的振荡频率提高。
当Fr<Fo时,也就是VCO分频后的振荡频率比基准频率高的时候,比较器会输出负脉冲信 ,使VCO的振荡频率降低。
误差信 PD通过环路滤波器的积分,便可以得到直流电压VR,由于控制电压VR发生变化,VOC振荡频率会发生变化,使得Fr=Fo,当Fr=Fo时,误差信 PD会成为高阻状态,使得PLL锁栓。
目前市面上已有的锁相环类型分为模拟锁相环(PLL/APLL)、数字锁相环(DPLL/ADPLL)、软件锁相环(SPLL/ASPLL)、神经元锁相环(NPLL)。
模拟锁相环(PLL/APLL)
APLL用于通信应用,而且分为环路滤波器频率响应与单极低通滤波器相等的一阶锁相环,以及灵活性更高且更为复杂的二阶锁相环,如旷时科技的8/12GHz小数N分频频率合成器就属于二阶锁相环,详细请点击:旷时科技官 。
数字锁相环(DPLL/ADPLL)
DPLL用于非通信应用,而且分为采用数字鉴相器以及模拟VCO和环路滤波器的普通DPLL,以及所有元器件均为数字器件的全数字锁相环(ADPLL)。
软件锁相环(SPLL/ASPLL)
SPLL主要用于时钟/数据恢复,由于多数可由软件实现,因此具有更高的灵活性。
神经元锁相环(NPLL)
NPLL将人工神经 络(ANN)作为反馈环路的组成部分,用于大脑生物医学模拟中的自动语音识别和时间编码。
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