鎖相技術知識點

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上第一章 鎖相環(huán)路的基本工作原理：1. 鎖相環(huán)路是一個閉環(huán)的相位控制系統(tǒng)；鎖相環(huán)路（PLL）是一個相位跟蹤系統(tǒng)，它建立了輸出信號順時相位與輸入信號瞬時相位的控制關系。2. 若輸入信號是未調載波，i(t)即為常數(shù)，是ui(t)的初始相位；若輸入信號時角調制信號（包括調頻調相），i(t)即為時間的函數(shù)。3o是環(huán)內被控振蕩器的自由振蕩角頻率；o(t)是以自由振蕩的載波相位ot為參考的順時相位，在未受控制以前它是常數(shù)，在輸入信號控制之下，o(t)即為時間的函數(shù)。4. 輸入信號頻率與環(huán)路自由振蕩頻率之差，稱為環(huán)路的固有頻率環(huán)路固有角頻差：輸入信號角頻率i與環(huán)路自由振蕩角頻率o之差

2、。瞬時角頻差：輸入信號頻率i與受控壓控振蕩器的頻率wv之差。控制角頻差：受控壓控振蕩器的頻率wv與自由振蕩頻率o之差。三者之間的關系： 瞬時頻差=固有頻差-控制頻差。5. 從輸入信號加到鎖相環(huán)路的輸入端開始，一直到環(huán)路達到鎖定的全過程，稱為捕獲過程。6. 對一定環(huán)路來說，是否能通過捕獲而進入同步完全取決于起始頻差。7. 鎖定狀態(tài)又叫同步狀態(tài)：同頻 相位差固定8. 鎖定之后無頻差，這是鎖相環(huán)路獨特的優(yōu)點。9. 捕獲時間Tp的大小除決定于環(huán)路參數(shù)之外，還與起始狀態(tài)有關。10.若改變固有頻差o，穩(wěn)定相差e()會隨之改變。11.鎖相環(huán)路基本構成：由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和電壓控制振蕩器（V

3、CO）組成。12.鑒相器是一個相位比較裝置，鑒相器的電路總的可以分為兩大類：第一類是相乘器電路，第二類是序列電路。13.環(huán)路濾波器具有低通特性。常見的環(huán)路濾波器有RC積分濾波器、無源比例積分濾波器和有源比例積分濾波器三種。（會推導它們的傳輸算子）14.電壓振蕩器是一個電壓-頻率變換裝置，它的振蕩頻率應隨輸入控制電壓uc(t)線性的變化。15.壓控振蕩器應是一個具有線性控制特性的調頻振蕩器。要求壓控振蕩器的開環(huán)噪聲盡可能低，設計電路時應注意提高有載品質因素和適當增加振蕩器激勵功率，降低激勵級的內阻和振蕩管的噪聲系數(shù)。16.環(huán)路的動態(tài)方程：pe(t)= p1(t)-KoUdF（p）sin 1(t)

4、17.在環(huán)路開始工作的瞬間，控制作用還未建立起來，控制頻差等于零。環(huán)路鎖定時環(huán)路的瞬時頻差等于零。18.動態(tài)方程至少是一階非線性微分方程19.相點是相平面上相軌跡上的一個點，表示環(huán)路在某個時刻的狀態(tài)。20.一階環(huán)的捕獲過程沒有周期跳躍，鎖定過程是漸近的，且捕獲時間的長短與初始狀態(tài)有關。21.環(huán)路的起始狀態(tài)處于不穩(wěn)定平衡點時，環(huán)路自身沒有能力擺脫這種狀態(tài)，只有依靠外力（噪聲或人為擾動）才能使環(huán)路偏離這個狀態(tài)而進行捕獲；所以一旦遇到這種情況就可 能出現(xiàn)在不穩(wěn)定平衡狀態(tài)的滯留，致使捕獲過程延長。這種現(xiàn)象稱為鎖相環(huán)路的延滯現(xiàn)象。22保證環(huán)路只有相位捕獲一個過程的最大固有頻差值。23.除了一階環(huán)之外，一

5、般環(huán)路的同步帶大于捕獲帶，捕獲帶大于快捕帶。第二章 環(huán)路的跟蹤性能：1. 系統(tǒng)響應的暫態(tài)過程的指標是由系統(tǒng)參數(shù)§和n決定的，其中只有最大過沖量Mp是由阻尼系數(shù)§唯一確定的。2. 輸入信號變化得越快，跟蹤性能越差。一階環(huán)可以無誤差地跟蹤相位階躍信號；理想二階環(huán)能無誤差地跟蹤相位階躍和相位斜升信號。3. 決定鎖相環(huán)路穩(wěn)態(tài)跟蹤性能的是環(huán)路包含的理想積分環(huán)節(jié)的個數(shù)。4. 對于輸入相位階躍而言，因為在暫態(tài)過程中誤差電壓不為零，壓控振蕩器的相位已得到調整，最終并不再要求壓控振蕩器的頻率得到調整，可以允許控制電壓等于零，所以環(huán)路的跟蹤狀態(tài)能得以維持。5. 鎖相環(huán)路的頻率響應是研究對輸入相

6、位頻譜的響應。6. 理想二階環(huán)對于輸入相位來說，也相當于一個低通濾波器。7. 載波跟蹤：（當大于n，即輸入信號的調制頻率處于閉環(huán)低通特性的通帶之外時）環(huán)路輸出相位不能跟蹤輸入的相位調制，而是跟蹤了輸入信號載頻的漂移，這種跟蹤稱為載波跟蹤。8. 調制跟蹤：（當小于n,即處于閉環(huán)低通特性的通帶之內時）,環(huán)路輸出相位2(t)將跟蹤1(t)的瞬時變化,壓控振蕩器的輸出電壓uo(t)也就成為一個正弦調相信號，這種跟蹤狀態(tài)稱為調制跟蹤?？勺髡{頻信號的解調器。9. 載波跟蹤環(huán)可用于提取輸入已調信號的載波，也可提取淹沒在噪聲中的載波信號。10. 開環(huán)增益達到0dB時的頻率稱為增益臨界頻率，用T表示；開環(huán)相移達

7、到的頻率稱為相位臨界頻率，用符號k表示。11. 相位余量是指開環(huán)增益降至0dB時，開環(huán)相移量與的差值。增益余量是指開環(huán)相移達到時，開環(huán)增益低于0dB的dB數(shù)。12. 若不考慮寄生相移，二階環(huán)總是無條件穩(wěn)定的。三階2型以上的環(huán)路，它們是有條件穩(wěn)定的。第三章 環(huán)路的噪聲性能：1. 噪聲與干擾的來源主要有兩類：一類是與信號一起進入環(huán)路的輸入噪聲與諧波干擾。另一類環(huán)路部件產生的內部噪聲與諧波干擾，以及壓控振蕩器控制端感應的寄生干擾。2. 噪聲和干擾的作用必然會增加環(huán)路捕獲的困難，降低跟蹤性能。3. 環(huán)路噪聲帶寬BL的大小很好的反映了環(huán)路對輸入噪聲的濾除能力。BL越小，說明環(huán)路對噪聲的濾波能力越強。4.

8、 環(huán)路輸入信噪比(SN)i:指的是輸入信號載波功率U2i2與通過環(huán)路前置帶寬Bi的噪聲功率NoBi之比。環(huán)路信噪比(SN)L：是指輸入信號載波功率U2i2與可通過環(huán)路單邊噪聲帶寬BL的噪聲功率NoBL之比。第四章 環(huán)路的捕獲性能：1. 通常把環(huán)路進入鎖定的過程稱為捕獲。2. 如果環(huán)路依靠自己的控制能力達到捕獲鎖定，稱這種捕獲過程為自捕獲。3. 若環(huán)路借助于輔助電路才能實現(xiàn)捕獲鎖定，則稱這種捕獲過程為輔助捕獲。4. 自捕獲比較慢、范圍小、不太可靠（即有可能產生延滯、錯鎖或假鎖等現(xiàn)象）。而且在實際環(huán)路中，跟蹤、過濾與捕獲性能對環(huán)路參數(shù)的要求總是矛盾的。5. 輔助頻率捕獲的基本出發(fā)點:(1)減小作用

9、到環(huán)路上的起始頻差,使之盡快的落入快捕帶內，達到快捕鎖定。屬于這方面的有人工電調、輔助掃描、輔助鑒頻和鑒頻鑒相；（2）使用兩種不同的環(huán)路帶寬或增益，捕獲時使環(huán)路具有較大的帶寬和增益，鎖定以后使環(huán)路帶寬或增益減小。就是所謂的變帶寬和變增益法。第五章 集成鎖相環(huán)路：1. 集成鑒相器主要有兩種類型：一種為模擬乘法器；另一種為數(shù)字比相器。后者又分為邊沿觸發(fā)式和電平比較式兩種。2. T4044數(shù)字式鑒頻鑒相器電路主要由數(shù)字比相器（9個與非門）、電荷泵（V1V7）和一個作為LF用的放大器（達林頓電路）三部分組成。3. 門鑒相器是一種電平觸發(fā)型數(shù)字鑒相器，或門和異或門都具有三角形鑒相特性。4. 常見的集成壓

10、控振蕩器的電路形式有積分-施密特觸發(fā)電路型、射級耦合多諧振振蕩器型、變容二極管調諧LC振蕩器型和數(shù)字門電路型，輸出的波形一般是矩形波。5. 積分-施密特觸發(fā)電路型壓控振蕩器電路時由恒流源（Io）積分器（V1、V2、V3、VD1、VD2和CT）和施密特觸發(fā)器組成。6. SL566電路屬于低頻寬帶通用型壓控多諧振蕩器。其中心頻率通過外接定時電容CT和定時電阻R1來決定。第六章 鎖相環(huán)路的應用：1. 鎖相環(huán)路的優(yōu)良特性：（1）載波跟蹤特性：無論輸入鎖相環(huán)路的信號是已調制的還是未調制的，只要信號中包含有載波頻率成分，就可將環(huán)路設計成一個窄帶跟蹤濾波器，跟蹤輸入信號載波成分的頻率與相位變化，環(huán)路輸出的信

11、號就是需要提?。ɑ驈椭疲┑妮d波信號。這就是環(huán)路的載波跟蹤特性。（2）調制跟蹤特性（解調器）：只要讓環(huán)路有適當寬度的低頻通帶，壓控振蕩器輸出信號的頻率與相位就能跟蹤輸入調頻或調相信號的變化，即得到輸入角調制信號的復制品，這就是調制跟蹤特性。（3）低門限特性：一般環(huán)路的通頻帶總比環(huán)路輸入端的前置通頻帶窄得多，因而環(huán)路信噪比明顯高于輸入信噪比，環(huán)路能在低輸入信噪比的條件下工作，即具有低門限的優(yōu)良特性。2. 載波跟蹤特性包含三重含義：一是窄帶；二是跟蹤；三是可將若輸入載波信號放大為強信號輸出。3. 跟蹤濾波器是一個帶通濾波器，其中心頻率能自動地跟蹤輸入信號載波頻率的變化。當輸入信號暫時消失時，環(huán)路濾波

12、器輸出的控制電壓不會立即消失，壓控振蕩器能在一個短時間內維持振蕩頻率不變，因而鎖相環(huán)還能跟蹤衰弱信號。4. 鎖相環(huán)路對輸入高頻信號的帶通特性是由環(huán)路傳遞函數(shù)的低通特性所決定的。它的通頻帶寬度等于|H（j）|的3dB帶寬的兩倍。5. 二元數(shù)據(jù)信號的移頻鍵控信號FSK以及移相鍵控信號PSK。6. 頻率合成器是將一個高精確度和高穩(wěn)定度的標準參考頻率，經過混頻、倍頻與分頻等對它進行加、減、乘、除的四則運算，最終產生大量的具有同樣精確度和穩(wěn)定度的頻率源。7. 頻率合成的方法有直接頻率合成、間接合成和直接數(shù)字頻率合成。8. 應用鎖相環(huán)路的頻率合成方法稱為間接合成；分為雙模分頻和小數(shù)分頻。9. 小數(shù)分頻實現(xiàn)

13、的基本原理:N.F=m.n=m*(10-n)+(m+1)*n/10。（在10次分頻中）10. 在相干解調中，要求在接收端提供一個參考載波，它應與信號載波相同步，稱相干載波。載波同步是在接收端提取相干載波的過程。11. 從接收信號提取相干載波（或稱載波同步）有兩種基本方法：一是在發(fā)送信號的同時，輔助傳送一個較弱的載波信號，稱為插入導頻法。另一種是直接從已調信號中提取相干載波。需要設計特殊的鎖相環(huán)路，即所謂抑制載波跟蹤環(huán)，才能完成載波同步的功能。12. 位同步，或稱為碼元同步，是要在接收端確定每一個碼元的起始時刻。13. 相移器是使相位超前或滯后的裝置，用PLL很容易做成非常精確的90o相移器。1

14、4. 數(shù)字鎖相環(huán)中，由于誤差控制電壓是離散的數(shù)字信號而不是模擬電壓，因而受控的輸出相位的改變是離散的而不是連續(xù)的；此外環(huán)路組成部件也全用數(shù)字電路實現(xiàn)，稱之為全數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）。15. 全數(shù)字環(huán)一般由數(shù)字鑒相器、數(shù)字濾波器與數(shù)字壓控振蕩器（DCO）三個數(shù)字電路部件組成。按鑒相器的實現(xiàn)方式可分為（1）觸發(fā)器型數(shù)字鎖相環(huán)（FF-DPLL）；（2）奈奎施特型數(shù)字鎖相環(huán)（NR-DPLL）；（3）過零檢測式數(shù)字鎖相環(huán)（ZC-DPLL）；（4）超前滯后型數(shù)字鎖相環(huán)（LL-DPLL）。16. 數(shù)字環(huán)路濾波器由A/D、數(shù)字計算器和D/A三部分組成。原理是A/D將輸入的樣值變換為二進制數(shù)字代碼序列；數(shù)字計算器按照要求的濾波性能對輸入數(shù)字代碼進行數(shù)字計算與處理；D/A再將運算處理后的代碼變換為樣值輸出。17. 影響全數(shù)字鎖相環(huán)高速應用的關鍵是DCO，需要設法提高DCO的邏輯速度。18. 單片全數(shù)字環(huán)：74LS297。注意：CD4046為“部分數(shù)字環(huán)”。公式：（1）RC積分濾波器的二階環(huán)無源比例積分濾波器的二階環(huán)理想二階環(huán)無阻尼