鎖相環(huán)路和其他控制電路

1、關(guān)于鎖相環(huán)路與其他控制電路第一張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月8.1鎖相環(huán)路一、反饋控制電路的基本原理 反饋控制電路由誤差元件和執(zhí)行元件組成。 根據(jù)需要比較和調(diào)節(jié)的參量不同，反饋控制電路可分為： 1.自動增益控制電路（AGC） 2.自動頻率控制電路（AFC） 3.自動相位控制電路（APC），又稱鎖相環(huán)路（PLL）第二張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月二、基本鎖相環(huán)的構(gòu)成 鑒相器： 壓控振蕩器：式中，o為壓控振蕩器的中心頻率。第三張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月三、鎖相環(huán)的基本原理 利用輸入信號和壓控振蕩器輸出信號之間的相位誤差去消除頻率誤差。當(dāng)電路達到平衡狀態(tài)之后，

2、雖然有剩余相位誤差存在，但頻率誤差可以消除，從而實現(xiàn)無誤差的頻率跟蹤。第四張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 1.鎖定：輸出信號與輸入信號頻率相等； 2.捕捉：環(huán)路原先是失鎖的，通過自身調(diào)節(jié)由失鎖調(diào)整到鎖定的過程； 相應(yīng)的，能夠由失鎖進入鎖定的最大輸入固有頻差，稱為環(huán)路捕捉帶或捕捉范圍。 3.跟蹤：環(huán)路原先是鎖定的，由于某種原因造成環(huán)路偏離鎖定，通過自身調(diào)節(jié)重新維持鎖定的過程。 相應(yīng)的，能夠保持跟蹤的最大輸入固有頻差，稱為同步帶或跟蹤帶。 四、鎖相環(huán)的鎖定、捕捉和跟蹤第五張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 4.判斷環(huán)路是否鎖定的方法 在有雙蹤示波器的情況下 當(dāng)fi=fo時，表示

3、環(huán)路已經(jīng)進入鎖定狀態(tài)。 單蹤普通示波器 利用李沙育圖形來判斷。如果環(huán)路已鎖定，且在理想情況下，李沙育圖形應(yīng)是一個圓。 第六張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 5.同步帶和捕捉帶演示動畫第七張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月五、鎖相環(huán)路各組成部分分析 1.鑒相器 （1）正弦波鑒相器及其數(shù)學(xué)模型 設(shè)輸入信號為 ,壓控振蕩器的輸出信號為 為了便于比較兩者之間的相位差，現(xiàn)都以 為參考相位。這樣ui(t)瞬時相位為 按上面的新定義，通過環(huán)路濾波器，則鑒相器的輸出為第八張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 由于ud(t)隨 作周期性的正弦變化，因此這種鑒相器稱為正弦波鑒相器。 （2）

4、鑒相器線性化的數(shù)學(xué)模型 當(dāng) 時，因此， 。 當(dāng)強調(diào)對相位的貢獻時，模型可以表示為： 第九張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 2.環(huán)路濾波器 環(huán)路濾波器是線性電路，由線性元件電阻、電感和電容組成，有時還包括運算放大器在內(nèi)，它是低通濾波器。 RC積分濾波器第十張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 3.壓控振蕩器 在鎖相環(huán)路中，我們關(guān)心的是相位變化，瞬時相位對相位的貢獻是變化部分可以認(rèn)為，壓控振蕩器是一個固有積分環(huán)節(jié)。第十一張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月六、鎖相環(huán)路的相位數(shù)學(xué)模型第十二張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第8章 鎖相環(huán)路及其他反饋控制電路8.1 鎖相環(huán)

5、路8.2 集成鎖相環(huán)芯片8.3 鎖相環(huán)路的應(yīng)用8.4 自動增益控制電路8.5 自動頻率控制電路第十三張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月8.2集成鎖相環(huán)芯片CD4046一、CD4046邏輯框圖第十四張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月二、異或門鑒相器的工作原理 當(dāng) 時，由 波形可求出輸出電壓的平均值第十五張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第8章 鎖相環(huán)路及其他反饋控制電路8.1 鎖相環(huán)路8.2 集成鎖相環(huán)芯片8.3 鎖相環(huán)路的應(yīng)用8.4 自動增益控制電路8.5 自動頻率控制電路第十六張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月8.3鎖相環(huán)路的應(yīng)用 鎖相環(huán)具有良好的跟蹤特性，可

6、實現(xiàn)無誤差的頻率跟蹤和良好的窄帶濾波特性。 分為載波跟蹤（窄帶跟蹤）和調(diào)制跟蹤（寬帶跟蹤） 當(dāng)輸出鎖定在輸入信號頻率上時，位于信號頻率附近的頻率分量通過鑒頻器變成低頻信號而平移到零頻率附近，環(huán)路濾波器的低通作用對輸入信號而言，相當(dāng)于一個高頻帶通濾波器。只要把環(huán)路濾波器的通帶做得比較窄，整個環(huán)路就具有很窄的帶通特性。第十七張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月一、鎖相調(diào)頻電路 實現(xiàn)鎖相調(diào)頻的條件：調(diào)制信號的頻譜要處于低通濾波器通帶之外；鎖相環(huán)只對載波頻率的慢變化起調(diào)整作用，使其中心頻率鎖定在晶振頻率上。第十八張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月二、鎖相鑒頻電路 實現(xiàn)鎖相鑒頻的條件： 鎖

7、相環(huán)的捕捉帶必須大于調(diào)頻波的最大頻偏； 環(huán)路帶寬必須大于調(diào)頻波中調(diào)制信號的頻譜帶寬。第十九張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月三、調(diào)幅波的同步檢波 利用鎖相環(huán)從所接收的信號中提取出載波信號，可實現(xiàn)調(diào)幅波的同步檢波。 環(huán)路濾波器的通頻帶很窄，使鎖相環(huán)路鎖定在調(diào)幅波的載頻上。第二十一張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月四、鎖相接收機窄帶跟蹤環(huán)路 當(dāng)?shù)孛娼邮照窘邮招l(wèi)星發(fā)送來的無線電信號時 （1）地面接收站收到的信號是極為微弱的； （2）由于多普勒效應(yīng)，地面接收站收到的信號頻率將偏離衛(wèi)星發(fā)射的信號頻率，并且其值往往在較大范圍內(nèi)變化。 由于環(huán)路

8、濾波器的帶寬選得很窄，因此鑒相器輸出中的調(diào)制信號分量不能進入環(huán)路。第二十二張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月五、鎖相環(huán)在頻率合成器中的應(yīng)用 1.頻率合成的基本概念 頻率合成（Frequecncy Synthesis）是利用一個或多個高穩(wěn)定晶體振蕩器產(chǎn)生出一系列等間隔的離散頻率信號的一種技術(shù)，這些離散頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度與晶體振蕩器相同。 2.頻率合成的方法 直接合成法、鎖相環(huán)路法（間接合成法）和直接數(shù)字合成（DDS）法。第二十三張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 3.評價頻率合成器的主要技術(shù)指標(biāo) 工作頻率范圍：由最高和最低輸出頻率確定； 頻率間隔：兩個相鄰頻率的最小間隔，也稱分

9、辨率； 頻率轉(zhuǎn)換時間：由一個頻率轉(zhuǎn)換到另一個頻率并達到穩(wěn)定所需要的時間； 頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度 頻率純度：輸出信號接近正弦波的程度。 4.鎖相頻率合成器 （1）原理框圖第二十四張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）實用電路第二十五張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 石英晶體多諧振蕩器第二十六張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 CD4518BDual BCD up-Counter Truth TableClockEnalbeResetAction10Increment Counter00Increment Counter0No Change0No Change00No Change10No Change1Q1 thru Q4=0第二十七張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 MC14522BPresettable 4-bit BCD Down Counter第二十八張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月典型電路第二十九張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第8章 鎖相環(huán)路及其他反饋控制電路8.1 鎖相環(huán)路8.2 集成鎖相環(huán)芯片8.3 鎖相環(huán)路的應(yīng)用8.4 自動增益控制電路8.5 自動頻率控制電路第三十張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月8.4自動增益控制電路 在一部調(diào)幅接收機中，由于無線電波傳播的多徑效應(yīng)