鎖相環電路設計的解決方案 鎖相環的基本構成和主要應用

鎖相環接收一個它所鎖定的信號，然后可以從其內部的VCO輸出這個信號。乍一看，這可能不是特別有用，但是在你完全明白它，就有可能開發出大量的鎖相環應用。

鎖相環的基本構成是什么？

一個基本的鎖相環，PLL，由三個基本元素組成：

相位比較器/檢測器：顧名思義，鎖相環內的這個電路塊對兩個信號的相位進行比較，并根據兩個信號的相位差產生一個電壓。

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

環路濾波器：這個濾波器用于過濾鎖相環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的任何成分，即參考和VCO輸入。它還控制著環路的許多特性，包括環路的穩定性、鎖定的速度等。

鎖相環電路的主要目的是做什么？

PLL用于生成、穩定、調制、解調、過濾或從數據被中斷的 "噪聲 "通信通道中恢復信號。PLL電路的主要目的是使輸出振蕩器信號與參考信號同步。當這兩個信號之間的相位差為零時，系統被 "鎖定"。PLL是一個閉環系統，有一個控制機制來減少可能發生的任何相位誤差。

鎖相環的主要應用有哪些？

一些鎖相環的應用包括：

調頻解調：一個主要的鎖相環應用是調頻解調器。由于鎖相環芯片現在相對便宜，這種鎖相環應用能夠從調頻信號中解調出高質量的音頻。

圖示：鎖相環頻率調制器原理

調幅解調：鎖相環可用于振幅調制信號的同步解調。使用這種方法，鎖相環鎖定在載波上，這樣就可以在接收器內產生一個參考。由于這與載波的頻率完全對應，它可以與輸入的信號混合，以同步解調調幅。

間接頻率合成器：在頻率合成器內使用是最重要的鎖相環應用之一。盡管直接數字合成也被使用，但間接頻率合成形成了主要的鎖相環應用之一。

信號恢復：鎖相環能夠鎖定信號的事實使它能夠提供一個干凈的信號，并在出現短暫中斷時記住信號頻率。這種鎖相環應用于一些信號可能短時間中斷的領域，例如使用脈沖傳輸時。

定時分配：另一個鎖相環的應用是在數字邏輯電路和系統中分配精確定時的時鐘脈沖，例如在微處理器系統中。

鎖相環電路設計的解決方案

鎖相環的操作是基于輸入和輸出信號的相位差。兩個信號之間的相位差可以通過下面的數字來理解。

圖示：鎖相位的相位差

圖示：鎖相位的相位差隨時間變化

圖示：變化相位差

上圖顯示了兩個具有恒定相位差的正弦波信號。當兩個信號有恒定的相位差時，它們被認為具有相同的頻率。它們只是有相位的變化。因此，它表明這兩個信號處于相同的頻率。

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

從上面的討論中可以看出，相位差與信號的頻率有關。鎖相環使其輸入和輸出信號之間的相位差不變。并產生一個與輸入信號相同的穩定頻率信號。這個關鍵的概念在PLL設備中得到了應用。

審核編輯：湯梓紅