鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環(huán)（PLL）。許多電子設(shè)備要正常工作，通常需要外部的輸入信號與內(nèi)部的振蕩信號同步，利用鎖相環(huán)路就可以實現(xiàn)這個目的。鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三部分組成。

　　鎖相環(huán)特點(diǎn)是：用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號的頻率和相位。

　　鎖相環(huán)工作原理：相位比較器把輸入信號作為標(biāo)準(zhǔn)，將它的頻率和相位與從VCO輸出端送來的信號進(jìn)行比較。如果在它的工作范圍內(nèi)檢測出任何相位（頻率）差，就產(chǎn)生一個誤差信號Ve（t），這個誤差信號正比于輸入信號和VCO輸出信號之間的相位差，通常是以交流分量調(diào)制的直流電平。由低通濾波器濾除誤差信號中的交流分量，產(chǎn)生信號Vd（t）去控制VCO，強(qiáng)制VCO朝著減小相位/頻率誤差的方向改變其頻率，使輸入基準(zhǔn)信號和VCO輸出信號之間的任何頻率或相位差逐漸減小直至為0，這時我們就稱環(huán)路已被鎖定。

　　鎖相環(huán)電路主要用于分頻倍頻，頻率合成，解碼… 該電路利用VOC的鎖定工作，有良好的特性及抗干擾性能。

　　鑒相器是個相位比較裝置。它把輸入信號Si（t）和壓控振蕩器的輸出信號So（t）的相位進(jìn)行比較，產(chǎn)生對應(yīng)于兩個信號相位差的誤差電壓Se（t）。

　　環(huán)路濾波器的作用是濾除誤差電壓Se（t）中的高頻成分和噪聲，以保證環(huán)路所要求的性能，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　壓控振蕩器受控制電壓Sd（t）的控制，使壓控振蕩器的頻率向輸入信號的頻率靠攏，直至消除頻差而鎖定。

　　鎖相環(huán)是個相位誤差控制系統(tǒng)。它比較輸入信號和壓控振蕩器輸出信號之間的相位差，從而產(chǎn)生誤差控制電壓來調(diào)整壓控振蕩器的頻率，以達(dá)到與輸入信號同頻。在環(huán)路開始工作時，如果輸入信號頻率與壓控振蕩器頻率不同，則由于兩信號之間存在固有的頻率差，它們之間的相位差勢必一直在變化，結(jié)果鑒相器輸出的誤差電壓就在一定范圍內(nèi)變化。在這種誤差電壓的控制下，壓控振蕩器的頻率也在變化。若壓控振蕩器的頻率能夠

　　變化到與輸入信號頻率相等，在滿足穩(wěn)定性條件下就在這個頻率上穩(wěn)定下來。達(dá)到穩(wěn)定后，輸入信號和壓控振蕩器輸出信號之間的頻差為零，相差不再隨時間變化，誤差電壓為一固定值，這時環(huán)路就進(jìn)入“鎖定”狀態(tài)。這就是鎖相環(huán)工作的大致過程。

　　以上的分析是對頻率和相位不變的輸入信號而言的。如果輸入信號的頻率和相位在不斷地變化，則有可能通過環(huán)路的作用，使壓控的頻率和相位不斷地跟蹤輸入頻率的變化。

　　鎖相環(huán)具有良好的跟蹤性能。若輸入FM 信號時，讓環(huán)路通帶足夠?qū)?，使信號的調(diào)制頻譜落在帶寬之內(nèi)，這時壓控振蕩器的頻率跟蹤輸入調(diào)制的變化。

　　對于鎖相環(huán)的詳細(xì)分析可參閱有關(guān)鎖相技術(shù)的書籍。在此僅說明鎖相環(huán)鑒頻原理?？梢院唵蔚卣J(rèn)為壓控振蕩器頻率與輸入信號頻率之間的跟蹤誤差可以忽略。因此任何瞬時，壓控振蕩器的頻率ωv（t）與FM 波的瞬時頻率ωFM（t）相等。

　　FM 波的瞬時角頻率可表示為

　　假設(shè)VCO 具有線性控制特性，其斜率Kv （壓控靈敏度）為（弧度／秒·伏），而VCO 在Sd（t）＝0時的振蕩頻率為ωo ’，則當(dāng)有控制電壓時，VCO 的瞬時角頻率為令上兩式相等，即ωv（t）≈ωFM（t），可得其中ωo 為FM 波的載頻，ωo ’為壓控振蕩器的固有振蕩頻率，兩者皆為常數(shù)。因此上式第一項為直流項，可用隔直元件消除，或者開始時已經(jīng)把壓控振蕩器的頻率調(diào)整為ωo=ωo ’。因此上式還可進(jìn)一步寫成，可見，鎖相環(huán)輸出，除了常系數(shù)Kf ／Kv 之外，近似等于原調(diào)制波形f（t），因而達(dá)到頻率解調(diào)的目的。

　　同理，鎖相環(huán)也可用于解調(diào)PM 信號，此時只需在輸出端接入一個積分器就可以了。

　　通過合理選擇環(huán)路參數(shù)（主要是環(huán)路濾波器的參數(shù)）可以在滿足解調(diào)要求的條件下使閉環(huán)帶寬盡可能窄，以便抑制噪聲。因此鎖相環(huán)具有良好的噪聲性能。當(dāng)接收信號電平微弱，噪聲成為主要考慮因素時，采用PLL 解調(diào)器可以改善解調(diào)性能，它可用于各種移動FM 電臺、微波接力系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)以及電視、遙測等系統(tǒng)中，它與普通鑒頻器相比，門限改善可達(dá)6dB，所以PLL解調(diào)器又稱為門限擴(kuò)張解調(diào)器或低門限解調(diào)器。

　　因為近來設(shè)計800-1000MHz射頻板，吃盡了苦頭，一塊板，在原理和器件沒有變的情況下，做了4-5次電路板，才基本達(dá)到指標(biāo)要求。

　　以下是一些教訓(xùn)：

　　1.晶振（TCXO）布線時，上下面板和周圍都不要布地線。因為TCXO是很容易通過地線泄露的，如果你不小心布了大面積地，和和，你的周遍電路都會串過TCXO的頻率。

　　2.電源一定要有多次濾波，不要用開關(guān)電源，用環(huán)行隔離線形電源自己做整流濾波。不要用7805之類的爛片子，用317要比7805好一個數(shù)量級。射頻的電源要求很高，否則，會死的很快，如果自己對電源沒有信心，可以先用干電池或手機(jī)電池試試。在每個片子電源輸入端都要加一個0.1u的電容退耦。在重要的部分，還要有源退耦。其實就是一個三極管，一個電阻和兩個電容。

　　3.VCO的布線要特別講究，否則，會有很多的串?dāng)_，F(xiàn)R比相頻率干擾，如果在VCO的下面（器件面）布一層外圈，焊接面用大面積地，外圈地和大面積地用很過過孔，就會有很大的效果。

　　4.LPF的設(shè)計也很重要。如果要頻譜好，就得老實用大電容，雖然鎖定時間長，但漂亮一些。如果用的是nF量級的電容，和和，不好辦的。

　　5.射頻地和數(shù)字地一定要分的請清楚楚的。否則，查起來，不知道干擾是什么地方來的。