鎖相環的構成和工作原理講解

鎖相環電路，是調頻電路的重要組成之一，鎖相環電路的原理的認識是DDS學習的一個重點之一。

鎖相環的構成：

輸入信號，鑒相器，低通濾波器，壓控振蕩器、反饋電路

鎖相環結構圖

θI是晶振輸入信號；鑒相器可以比較兩個輸入信號的相位差，再輸出與相位差對應的方波；低通濾波器負責將鑒相器輸出的方波濾成直流電壓，其本身可能只是一個簡單的LC或者RC濾波電路；壓控震蕩器是一種 受電壓控制輸出對應頻率 的器件，在這里它受到低通濾波器輸出的直流電壓控制，輸出與直流電壓對應的方波；反饋電路通常帶有累加計數器，累加計數器可以比喻成時鐘，時鐘的秒鐘跳60次，分鐘才跳1次，累加計數器也同理，來N個脈沖才輸出1個脈沖。假設累加計數器收到10個方波脈沖才輸出1個計數脈沖，那么這個計數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異或門，即在兩個輸入信號不同的部分，異或門會輸出高，在兩個信號相同的部分，異或門則輸出低。

A和B是輸入信號，Y是輸出信號。

如果A和B相位持續一致，則會使得輸出的Y是一個恒定頻率的方波，如果A和B相位持續不一致，則會使得Y輸出一個無規律的方波。

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應頻率的方波，再經過反饋電路將輸出方波和輸入信號一起還給鑒相器分析，如果頻率不一致或者相位不一致，則鑒相器就會繼續輸出方波，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的頻率和相位相差極小的時候，鑒相器才會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頻相都相似的波形，從而使得一個環路穩定，即鎖相環使得輸出信號和輸入信號保持一致。

這時候同學們可能有疑問，我搞了半天鎖相環只是讓輸出信號和輸入信號一致，那我為什么不直接用輸入信號得了，省的折騰這么麻煩！

這里就要解釋一下了，如果此時在反饋電路上加上累加計數器，假設10倍計數器，由于θI和θC一致，則壓控振蕩器輸出的頻率將會是θI的10倍，即鎖相環實現了倍頻功能，目前倍頻器就是這個原理。

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應關系

審核編輯：湯梓紅