鎖相環(huán)接收一個(gè)它所鎖定的信號(hào)，然后可以從其內(nèi)部的VCO輸出這個(gè)信號(hào)。乍一看，這可能不是特別有用，但是在你完全明白它，就有可能開發(fā)出大量的鎖相環(huán)應(yīng)用。

鎖相環(huán)的基本構(gòu)成是什么？

一個(gè)基本的鎖相環(huán)，PLL，由三個(gè)基本元素組成：

相位比較器/檢測器：顧名思義，鎖相環(huán)內(nèi)的這個(gè)電路塊對兩個(gè)信號(hào)的相位進(jìn)行比較，并根據(jù)兩個(gè)信號(hào)的相位差產(chǎn)生一個(gè)電壓。

壓控振蕩器（VCO）：壓控振蕩器是產(chǎn)生無線電頻率信號(hào)的電路塊，通常被認(rèn)為是回路的輸出。它的頻率可以控制在環(huán)路所需的工作頻段上。

環(huán)路濾波器：這個(gè)濾波器用于過濾鎖相環(huán)路中相位比較器的輸出。它用于去除VCO線路中相位被比較的信號(hào)的任何成分，即參考和VCO輸入。它還控制著環(huán)路的許多特性，包括環(huán)路的穩(wěn)定性、鎖定的速度等。

鎖相環(huán)電路的主要目的是做什么？

PLL用于生成、穩(wěn)定、調(diào)制、解調(diào)、過濾或從數(shù)據(jù)被中斷的 "噪聲 "通信通道中恢復(fù)信號(hào)。PLL電路的主要目的是使輸出振蕩器信號(hào)與參考信號(hào)同步。當(dāng)這兩個(gè)信號(hào)之間的相位差為零時(shí)，系統(tǒng)被 "鎖定"。PLL是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，有一個(gè)控制機(jī)制來減少可能發(fā)生的任何相位誤差。

鎖相環(huán)的主要應(yīng)用有哪些？

一些鎖相環(huán)的應(yīng)用包括：

調(diào)頻解調(diào)：一個(gè)主要的鎖相環(huán)應(yīng)用是調(diào)頻解調(diào)器。由于鎖相環(huán)芯片現(xiàn)在相對便宜，這種鎖相環(huán)應(yīng)用能夠從調(diào)頻信號(hào)中解調(diào)出高質(zhì)量的音頻。

圖示：鎖相環(huán)頻率調(diào)制器原理

調(diào)幅解調(diào)：鎖相環(huán)可用于振幅調(diào)制信號(hào)的同步解調(diào)。使用這種方法，鎖相環(huán)鎖定在載波上，這樣就可以在接收器內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)參考。由于這與載波的頻率完全對應(yīng)，它可以與輸入的信號(hào)混合，以同步解調(diào)調(diào)幅。

間接頻率合成器：在頻率合成器內(nèi)使用是最重要的鎖相環(huán)應(yīng)用之一。盡管直接數(shù)字合成也被使用，但間接頻率合成形成了主要的鎖相環(huán)應(yīng)用之一。

信號(hào)恢復(fù)：鎖相環(huán)能夠鎖定信號(hào)的事實(shí)使它能夠提供一個(gè)干凈的信號(hào)，并在出現(xiàn)短暫中斷時(shí)記住信號(hào)頻率。這種鎖相環(huán)應(yīng)用于一些信號(hào)可能短時(shí)間中斷的領(lǐng)域，例如使用脈沖傳輸時(shí)。

定時(shí)分配：另一個(gè)鎖相環(huán)的應(yīng)用是在數(shù)字邏輯電路和系統(tǒng)中分配精確定時(shí)的時(shí)鐘脈沖，例如在微處理器系統(tǒng)中。

鎖相環(huán)電路設(shè)計(jì)的解決方案

鎖相環(huán)的操作是基于輸入和輸出信號(hào)的相位差。兩個(gè)信號(hào)之間的相位差可以通過下面的數(shù)字來理解。

圖示：鎖相位的相位差

圖示：鎖相位的相位差隨時(shí)間變化

圖示：變化相位差

上圖顯示了兩個(gè)具有恒定相位差的正弦波信號(hào)。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)有恒定的相位差時(shí)，它們被認(rèn)為具有相同的頻率。它們只是有相位的變化。因此，它表明這兩個(gè)信號(hào)處于相同的頻率。

然而，這個(gè)圖顯示兩個(gè)信號(hào)有一個(gè)變化的相位差。這種變化的差異表明這兩個(gè)信號(hào)是非相干的。這意味著這兩個(gè)信號(hào)是完全不同的信號(hào)，頻率不同。

從上面的討論中可以看出，相位差與信號(hào)的頻率有關(guān)。鎖相環(huán)使其輸入和輸出信號(hào)之間的相位差不變。并產(chǎn)生一個(gè)與輸入信號(hào)相同的穩(wěn)定頻率信號(hào)。這個(gè)關(guān)鍵的概念在PLL設(shè)備中得到了應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅