北航通信電路原理課件ch074

笫7章

鎖相環(huán)路

7.1概述7.2PLL基本原理7.3PLL的線性分析7.4PLL的非線性分析7.5集成鎖相環(huán)介紹7.6PLL電路實(shí)例與應(yīng)用舉例舉例PLL小結(jié)膊芍會(huì)圣戌凜質(zhì)室簍螺焰驟薦妝撓燼青妄螞巧研肋首配饞納壞媒閣號(hào)掏嘔北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/20231《通信電路原理》--北航06年笫7章

鎖相環(huán)路7.1概述膊芍會(huì)圣戌凜質(zhì)室簍螺焰驟7.5.1集成鎖相環(huán)分類參考：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用（英）》（LPLL和DPLL可仿真到五階）。線性模擬環(huán)linearPLL（LPLL）

：通用型（多功能）：VCO，PD，VCO+PD+AMP；專用型：AM/PM的解調(diào)，CTV中的色度信號(hào)同步環(huán)。部分?jǐn)?shù)字環(huán)digitalPLL（DPLL）：完全數(shù)字環(huán)all-digitalPLL（ADPLL）：通用型（多功能）：數(shù)字VCO，數(shù)字PD+數(shù)字VCO；專用型：頻率合成器。光緊陡畢皚皖憨使柞揍愁賭韓侈壞偶籽傈肪圍蔭征銀疇氫謀瞥啄獰圈賭縫北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch07427.5.1集成鎖相環(huán)分類參考：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用（7.5.2工藝特點(diǎn)與頻率范圍模擬型--雙極性電路（0~50MHz）：NE565（<500KHz）；NE560NE562（<30MHz）；NE564（<50MHz）。數(shù)字型：雙極性電路（0~250MHz）；CMOS電路（0~25MHz）。潘唁蒜翅餓曳癰睦敖操堂烷掐碌雖韻虱咳趁初阮稗借暮錄別鉀潮艇垛跪咨北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/20233《通信電路原理》--北航06年7.5.2工藝特點(diǎn)與頻率范圍模擬型--雙極性電路（0~507.5.3實(shí)驗(yàn)用集成鎖相環(huán)NE565電路分析集成鎖相環(huán)NE565介紹（電路：P458）撈被酸廁模欣技蟲競(jìng)地蚌棠肥巫懦兔汁捍毆懊羊嶄喇左閑吧禁盒蕪掣障唇北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/20234《通信電路原理》--北航06年7.5.3實(shí)驗(yàn)用集成鎖相環(huán)NE565電路分析集成鎖相環(huán)NE7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)參考：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用（英）》（LPLL和DPLL可仿真到五階）。鎖相環(huán)路可分為L(zhǎng)PLL、DPLL和ADPLL三類。數(shù)字鎖相環(huán)路有如下特點(diǎn)：1、全部或部分采用數(shù)字電路。受干擾的影響比模擬電路小，使工作的可靠性提高。2、易于采用大規(guī)模集成電路。3、在全數(shù)字鎖相環(huán)路中，時(shí)鐘源通常不直接受控，這將有利于提高環(huán)路的性能。4、應(yīng)用全數(shù)字鎖相環(huán)路，在一定范圍內(nèi)可以消除類似于模擬鎖相環(huán)路中壓控振蕩器控制特性的非線性、環(huán)路濾波器傳輸函數(shù)的不穩(wěn)定等的影響，從而改善鎖相環(huán)路的性能。琢歧舀罐副最鯨領(lǐng)帽推帥閥貝耍鈣淑言數(shù)瘋濫迸森鵲修陜撫促哮廢踢康另北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0747.5.4數(shù)字鎖相環(huán)參考：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用（英）7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)（續(xù)1）線性環(huán)linearPLL（LPLL）：線性環(huán)LPLL是由線性元件構(gòu)成的；鑒相器PD是四象限模擬相乘器；環(huán)路濾波器可采用passivelead-lagfilter（PassiveLL），activelead-lagfilter（ActiveLL）或

activePIfilter（ActivePI）；振蕩器可采用VCO

或VCO

followedbyadivide-by-Ncounter（VCO+scaler）。畝膘朗蠕蚊郊隸馬駿狂紛啥箱銹叉鉆疹擾發(fā)鉤臀葷何卯濱渙沿腮窮扁慎勝北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/20236《通信電路原理》--北航06年7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)（續(xù)1）線性環(huán)linearPLL7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)（續(xù)2）部分?jǐn)?shù)字環(huán)digitalPLL（DPLL）：部分?jǐn)?shù)字環(huán)DPLL是線性元件和數(shù)字方塊的混合系統(tǒng)；僅鑒相器是利用數(shù)字方塊，其余相同；鑒相器PD是采用theEXORgate，theedge-triggeredJKflipflop或phase-frequencydetector（PFD）；PFD的性能最好。環(huán)路濾波器用PassiveLL，ActiveLL或ActivePI；振蕩器用VCO或VCO+scaler。墾節(jié)璃陜脅粹霍旨高石螺桌糞下仔祁泄懼掉帖壺妮明輸彥曼貉清琵犁換炯北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/20237《通信電路原理》--北航06年7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)（續(xù)2）部分?jǐn)?shù)字環(huán)digital7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)（續(xù)3）完全數(shù)字環(huán)all-digitalPLL（ADPLL）：完全數(shù)字環(huán)ADPLL是全部由數(shù)字方塊構(gòu)成的；完全數(shù)字環(huán)ADPLL的類型很多，下面僅介紹仿真中用的各類數(shù)字方塊；鑒相器PD是采用theEXORgate或theedge-triggeredJKflipflop；環(huán)路濾波器在仿真中總是采用K-Counter；振蕩器可采用Increment/DecrementCounter。苫櫻姆獨(dú)軸右戳踴報(bào)墓滄平塑腐名它品俺臂汾黔弊去炔喘檀為攻拓襟薄引北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/20238《通信電路原理》--北航06年7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)（續(xù)3）完全數(shù)字環(huán)all-digi7.6.1PLL的基本特性與應(yīng)用領(lǐng)域（1）鎖定特性：環(huán)路鎖定狀態(tài)時(shí)，VCO跟蹤輸入信號(hào)頻率，只有很小的穩(wěn)態(tài)相差。叫“取樣鎖相環(huán)”。這種環(huán)路可用于載波恢復(fù)和頻率合成。（2）載波跟蹤特性：壓控振蕩器的輸出頻率只跟蹤輸入信號(hào)的載頻，那么就稱之為載波跟蹤狀態(tài)，這種環(huán)路叫“載波跟蹤環(huán)”，或稱“窄帶跟蹤環(huán)”。這種環(huán)路可用于鎖相接收機(jī)。（3）調(diào)制跟蹤特性：壓控振蕩器的輸出頻率跟蹤輸入的調(diào)制信號(hào)變化。這種狀態(tài)就是調(diào)制跟蹤狀態(tài)，這種環(huán)稱為“調(diào)制跟蹤環(huán)路”，或稱“寬帶跟蹤環(huán)”。這種環(huán)路可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的調(diào)角信號(hào)的解調(diào)。（4）易于集成化。（5）主要應(yīng)用領(lǐng)域：窄帶跟蹤接收；鎖相鑒頻；載波恢復(fù)；頻率合成。食幼浸舉置廬糯糜駝取稈蕉俺伐劫消髓蛀核穎刊列君肪飄耗清動(dòng)逸飄芯姑北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0747.6.1PLL的基本特性與應(yīng)用領(lǐng)域（1）鎖定特性：環(huán)路鎖7.6.2窄帶跟蹤濾波器（鎖相接收機(jī)）--載波跟蹤環(huán)（1）空間信號(hào)的基本特性衛(wèi)星或其它宇宙飛行器向地面發(fā)回的信號(hào)通常都較微弱。頻率漂移嚴(yán)重（因存在多普勒效應(yīng)與振蕩器中心頻率不穩(wěn)）。例如：頻率為100MHZ，多普勒頻移為±3KHz。信標(biāo)信號(hào)本身頻帶寬度較窄。例如：為6Hz左右。若使用普通接收機(jī)，帶寬為6KHz左右。接收機(jī)帶寬比信號(hào)帶寬大1000倍，接收的噪聲大1000倍，很微弱的信號(hào)被淹沒。鎖相接收機(jī)的中頻頻率可以跟蹤接收信號(hào)頻率的漂移，而且?guī)捰趾苷?，故又稱為“窄帶跟蹤濾波器”。蒲陵褂夯慫顴愁櫻綁么餃軍瓊竄漁晶淵震牌長(zhǎng)譽(yù)水傳長(zhǎng)臥跌靴悲段啡淋巋北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202310《通信電路原理》--北航06年7.6.2窄帶跟蹤濾波器（鎖相接收機(jī)）--載波跟蹤環(huán)（1）7.6.2窄帶跟蹤濾波器--載波跟蹤環(huán)（續(xù)1）（2）方框原理圖本地標(biāo)準(zhǔn)中頻參考信號(hào)f4，是高度穩(wěn)定的?；祛l器輸出中頻信號(hào)的頻率與本地中頻參考信號(hào)的頻率相等。f1有漂移，f2跟蹤f1的漂移。PLL電路設(shè)計(jì)為窄帶（6Hz），故又稱為“窄帶跟蹤濾波器”。秤二嬰泌惺祭痰椅挺依壬柜標(biāo)甩高歉氰滄炸靛慚雌題柳攝拭桅睫冀知繳喇北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202311《通信電路原理》--北航06年7.6.2窄帶跟蹤濾波器--載波跟蹤環(huán)（續(xù)1）（2）方框原7.6.2窄帶跟蹤濾波器--載波跟蹤環(huán)（續(xù)2）（3）跟蹤濾波器的頻率特性穴望痘胚原憨鹼盜捐列椎糜狼狠觸寇待戚滯瘟丁蘿戲酵囤巫尊囤淺噴棒膨北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202312《通信電路原理》--北航06年7.6.2窄帶跟蹤濾波器--載波跟蹤環(huán)（續(xù)2）（3）跟蹤濾7.6.3用作相干解調(diào)器中的載波恢復(fù)電路對(duì)于數(shù)字調(diào)相信號(hào)，相干解調(diào)是最佳解調(diào)方式。實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)，需要一個(gè)與輸入信號(hào)頻率相等和有很小相差的本地參考載波。如果輸入信號(hào)內(nèi)含有載波頻率分量，則可用一個(gè)帶寬很窄的濾波器將其提取出來。PLL的帶寬可以做得很窄，而且能夠跟蹤載波頻率的變化，所以用它來提取載波特別合適。對(duì)于PSK信號(hào)，由于不包含有載頻及其倍頻成分，故不能直接用載波跟蹤環(huán)提取載波，必須選用非線性變換（例如：利用平方律器件的平方作用），將PSK信號(hào)中的載波信息變換成載波分量；再用PLL提取出來作相于解調(diào)載波使用。這種抑制載波的調(diào)制信號(hào)的載波提取的鎖相環(huán)路形式很多，例如有：平方環(huán)、Costas環(huán)、反調(diào)制環(huán)等。

蛙拙幌礦專近勿偽搽醚混傻軒茶閘交倫盈孩膏閣泅撇諺諒說潰蛆卒睦淋拯北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch074137.6.3用作相干解調(diào)器中的載波恢復(fù)電路對(duì)于數(shù)字調(diào)相信號(hào)，7.6.3用作相干解調(diào)器中的載波恢復(fù)電路（續(xù)1）（1）平方環(huán)用來作載頻提取的平方環(huán)組成原理圖，如下圖所示。它利用平方律器件的平方作用，將無載頻分量的輸入信號(hào)變換為有載頻倍頻分量的信號(hào)輸出，用載波跟蹤環(huán)提取出此倍頻分量，再經(jīng)分頻可獲得相干載波。庭某召馭瓊磺稿受臣甲漿由苞緞尿關(guān)遮堆溯旭鱗蓉桶坦打鞏鉸邵錠服燎棋北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202314《通信電路原理》--北航06年7.6.3用作相干解調(diào)器中的載波恢復(fù)電路（續(xù)1）（1）平方7.6.3用作相干解調(diào)器中的載波恢復(fù)電路（續(xù)2）（2）Costas環(huán)考斯特斯環(huán)（又稱同相-正交環(huán)）原理圖，如下圖所示。它由兩個(gè)互為正交的環(huán)路通路組成，利用相乘器的非線性變換功能，環(huán)路設(shè)計(jì)成窄帶，可以提取相干載波。傾淪騙炙盟點(diǎn)沒孫輥寇嫂賀籽劫螞潰蟬挨爽它躁鼠給呆柯斡鎊澄留散下縱北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202315《通信電路原理》--北航06年7.6.3用作相干解調(diào)器中的載波恢復(fù)電路（續(xù)2）（2）Co7.6.4鎖相鑒頻--調(diào)制跟蹤環(huán)（1）方框原理圖環(huán)路對(duì)于輸入相位的變化相當(dāng)于一低通濾波器。若輸入信號(hào)為調(diào)頻信號(hào)，中心角頻率為ωi0，相位變化部分θi(t)。當(dāng)環(huán)路已鎖定于ωi0，并且假定對(duì)輸入相位θi(t)，環(huán)路的傳輸特性近似為1，則有θo(t)=θi(t)，即壓控振蕩器的相位變化部分與輸入信號(hào)相同。產(chǎn)生θo(t)的變化所需的控制電壓vp(t)與調(diào)制信號(hào)成正比。鮑少哼氮啡甜僚郡撈躬斌隘幸慶綿氛淆雪灰蠕膏劫父撥淖瓤吊砂次襄怖妊北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202316《通信電路原理》--北航06年7.6.4鎖相鑒頻--調(diào)制跟蹤環(huán)（1）方框原理圖環(huán)路對(duì)于7.6.4鎖相鑒頻--調(diào)制跟蹤環(huán)（續(xù)1）（2）求解調(diào)信號(hào)的輸出vp(t)

設(shè)：鎖定時(shí)：有：上圖拱菜蘋王蜒用徘趙掠擊瞅留潔組挑嬸詫兢汾畝雁泌盎舍鷗河貶撩桶大圾爾北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0747.6.4鎖相鑒頻--調(diào)制跟蹤環(huán)（續(xù)1）（2）求解調(diào)信號(hào)7.6.4鎖相鑒頻--調(diào)制跟蹤環(huán)（續(xù)2）（3）實(shí)驗(yàn)電路分析隱燴賓掘抱材寬姚奔煌色涯俊跡蜜睜叛危佐邵悠凝圈左譏選赦借恩譏壤酒北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202318《通信電路原理》--北航06年7.6.4鎖相鑒頻--調(diào)制跟蹤環(huán)（續(xù)2）（3）實(shí)驗(yàn)電路分舉例1:PLL頻率特性的測(cè)試電路下圖為鎖相環(huán)路頻率特性的測(cè)試電路。LF為無源比例積分濾波器：求：畫此電路的線性相位數(shù)學(xué)模型；求此電路的傳遞函數(shù)。蛋羊拆倡獸嵌邱慰澳趟哮猴服姚韶罷鮑閹斧姨皺浸椽都餌狽灑卻印帥癥忙北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202319《通信電路原理》--北航06年舉例1:PLL頻率特性的測(cè)試電路下圖為鎖相環(huán)路頻率特性的舉例1:PLL頻率特性的測(cè)試電路（續(xù)1）鎖相鑒頻電路，是。有：上圖桑廢熬傣墓忙嗆泰閻贊臍齋密拼嶺銘夯驚贓火耀塘琳邵回蠱搭民博茁熙娩北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202320《通信電路原理》--北航06年舉例1:PLL頻率特性的測(cè)試電路（續(xù)1）鎖相鑒頻電路，舉例2：一階環(huán)路的正弦鑒相器靈敏度為，壓控振蕩器調(diào)制靈敏度為，電壓幅度為，中心角頻率為求：環(huán)路鎖定時(shí)的穩(wěn)態(tài)相差；壓控振蕩器的直流控制電壓。（2）設(shè)輸入信號(hào)為：求：環(huán)路鎖定時(shí)壓控振蕩器的輸出電壓；環(huán)路的3dB帶寬為多少KHz。（1）設(shè)輸入信號(hào)為：妓坎瀕斧歸童咨抓嘛悉都炳詣硫惰亮污怔戊吁禍氛脯慕衰些帥怠瑯?biāo)E諒瘴北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch07421舉例2：一階環(huán)路的正弦鑒相器靈敏度為舉例3：一階環(huán)路接通瞬間輸入和輸出信號(hào)分別為：環(huán)路參數(shù)有兩種組合：

（1）（2）求：（1）上述兩種環(huán)路參數(shù)下，哪一種能使環(huán)路鎖定？為什么？（2）計(jì)算環(huán)路鎖定后的穩(wěn)態(tài)相差。（3）寫出輸出信號(hào)的表示式和環(huán)路的3dB帶寬。狡柯膜惠蒸凸賜湘弓帆至舍鳴拍泌蠻帚軌桶限委奠津愈侵苯訛?zāi)阋謬И?dú)北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch074舉例3：一階環(huán)路接通瞬間輸入和輸出信號(hào)分別為：環(huán)路參數(shù)有兩種PLL小結(jié)（1）一個(gè)相位數(shù)學(xué)模型領(lǐng)磺過哀接巾葛沮弊削漂葦犯玻歡雕阻疽莆騰泣周勉霄礁鑷捶匣卑羹正汐北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202323《通信電路原理》--北航06年P(guān)LL小結(jié)（1）一個(gè)相位數(shù)學(xué)模型領(lǐng)磺過哀接巾葛沮弊削漂葦犯玻PLL小結(jié)（續(xù)1）（2）兩個(gè)數(shù)學(xué)方程線性化復(fù)頻域方程:時(shí)域方程:（3）三個(gè)傳遞函數(shù)誤差傳遞函數(shù)：閉環(huán)傳遞函數(shù)：開環(huán)傳遞函數(shù)：課信罵閉穎咀樊賞廬摔潭丸暴鈉轟酥否埂優(yōu)烈耕柄頁(yè)呆沛碾兼蠟違九駕化北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch07424PLL小結(jié)（續(xù)1）（2）兩個(gè)數(shù)學(xué)方程線性化復(fù)頻域方程:時(shí)域方PLL小結(jié)（續(xù)2）（4）線性PLL的特性與分析的方法跟蹤特性：采用拉氏變換及其逆變換的方法求解瞬變過程；采用拉氏終值定理求穩(wěn)態(tài)相差。頻率特性：利用閉環(huán)傳遞函數(shù)求相位傳遞的幅頻特性和相頻特性，環(huán)路3dB帶寬。穩(wěn)定特性：利用開環(huán)傳遞函數(shù)。噪聲特性：利用PLL工作于線性范圍內(nèi)的噪聲相位模型。弦屑咱釩滬纖操戍傍責(zé)譬訝舷絆術(shù)滁傘砌涂銻困觸飽型捆絹蹤奪伺娜敲門北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202325《通信電路原理》--北航06年P(guān)LL小結(jié)（續(xù)2）（4）線性PLL的特性與分析的方法弦屑咱釩PLL小結(jié)（續(xù)3）（5）非線性分析的幾個(gè)問題相平面圖的特點(diǎn)。穩(wěn)定平衡點(diǎn)與不穩(wěn)定平衡點(diǎn)的含義。同步帶ωH的含義。捕捉帶ωP，快捕帶ωL與捕捉時(shí)間TP的含義。捕捉過程：頻率牽引過程與相位鎖定過程。組笑辮豐阜料詛跨蘇磊毆座陽孤謝長(zhǎng)沏捕規(guī)賃裔如高縮拌亭拄憶楊腐棚淫北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202326《通信電路原理》--北航06年P(guān)LL小結(jié)（續(xù)3）（5）非線性分析的幾個(gè)問題組笑辮豐阜料詛跨PLL小結(jié)（續(xù)4）（6）PLL的應(yīng)用載波跟蹤環(huán)---窄帶跟蹤環(huán)。調(diào)制跟蹤環(huán)---寬帶跟蹤環(huán)。載波恢復(fù)---平方環(huán)和Costas環(huán)。頻率合成---取樣鎖相環(huán)。鍍棧攤您寸宛史媳防睛扭側(cè)崖殼嘔搐羞慶腿否龜緣盯藏堡殖渺楷礁撩濰里北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202327《通信電路原理》--北航06年P(guān)LL小結(jié)（續(xù)4）（6）PLL的應(yīng)用鍍棧攤您寸宛史媳防睛扭舉例2求解：返回求：環(huán)路鎖定時(shí)的穩(wěn)態(tài)相差壓控振蕩器的直流控制電壓（2）設(shè)輸入信號(hào)為：求：環(huán)路鎖定時(shí)壓控振蕩器的輸出電壓環(huán)路的3dB帶寬為多少KHz（）。（1）設(shè)輸入信號(hào)為：秒靠虞遷睡焰逢語棕已膚核倆桂唉鋼鼠簍虛尊妒嘲贓貯隊(duì)棱伍眾砒與挎草北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch07428舉例2求解：返回求：環(huán)路鎖定時(shí)的穩(wěn)態(tài)相差壓控振蕩器的直流控舉例3求解：返回一階環(huán)路接通瞬間輸入和輸出信號(hào)分別為：（1）（2）能使環(huán)路鎖定。不能使環(huán)路鎖定。環(huán)路鎖定后的穩(wěn)態(tài)相差：輸出信號(hào)：環(huán)路的3dB帶寬：（）展步巾按三劇溪抨禱訟市絮責(zé)朋喲萌克皋沁閃牟酬賴惺開詩(shī)倉(cāng)茲擄客寒記北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch07429舉例3求解：返回一階環(huán)路接通瞬間輸入和輸出信號(hào)分別為：（1）具有理想積分濾波器的二階環(huán)路的幅頻特性：鳴糾吁吠衫資愧免豹秒拍卷麻飛喊趁疫紀(jì)椅莆猿緬茄笆酸簾捎要竊耀嚏吠北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202330《通信電路原理》--北航06年具有理想積分濾波器的二階環(huán)路的幅頻特性：鳴糾吁吠衫資愧免豹秒附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》

passivelead-lagfilter：鎊拄結(jié)蠱吁索泣塑?？嚬头税麨V豢浦護(hù)柒充訝涌津讕描鑿癬盅陀萄幽鴿湊北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202331《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》passivelead附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)1）First-orderactivelead-lagfilter：將裳傈啪鈍瞞悼貶裸胖掄辱唬自淹釜擱漚數(shù)進(jìn)隊(duì)牙差科虜匝涸抽捏改作騾北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202332《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)1）First-ord附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)2）Second-order

activelead-lagfilter：攝剝升凌斷虛瘩娘混課檻疲和孟組喘京鞘爪榨卻猖棕巴拓產(chǎn)網(wǎng)你丁捅涅衛(wèi)北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202333《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)2）Second-or附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)3）Third-order

activelead-lagfilter：Thisfilterisbuiltfrom2sections.Thefirstsectionisanordinaryfirst-orderactivelead-lagfilterhavingonepoleandonezero.Thesectionsectionisatwopolefilterhavingnozero.酷潰酣葉依熒藝陛隆紋童可乞積借呸齡燃更份宛稱逼奄蜘絳訪嵌積縷向螢北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202334《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)3）Third-ord附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)4）Thesectionsectionisatwopolefilterhavingnozero.Letthetransferfunctionofsection1beF1(s),thetransferfunctionofsection2F2(s).

弘炸空亮表丘角舊光啥黎本逐鉑獅巒灌婿通預(yù)眩菠渤懶關(guān)漸歧切誣從每他北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202335《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)4）Thesecti附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)5）Thisfilteralsoconsistsof2sections.Section1isidenticalwiththesecond-orderlead-lagfilter.Ithastworealpolesandonezero.thetransferfunctionofsection1beF1(s).

Thesectionsectionisatwopolefilterhavingnozero.隙睡甄老鞋術(shù)猖堪貶案菠摟蹬錐碾殷筑軟歪傻實(shí)帥提督然驚演辮鎢敝筒注北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202336《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)5）Thisfilt附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)6）activePIfilter：Thename"PIfilter"isderivedfrom"proportional+integral",henceisthesamecircuitwhichisalsousedinPIorPIDcontrollers.TheoutputsignalofaPIfilterisineffectaweightedsumofinputsignalandintegraloftheinputsignal.纜堂湘拔沮巋毯掏勺摧柒艷歲響吸粘伯糟矗孺啡遁動(dòng)倍剁穩(wěn)翌典魔恕盞團(tuán)北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202337《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)6）activePI附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)7）Second-order

active

PI

filter.

Thisfilterhastwopolesandonezero.Thepolesareats=0ands=-1/τ3,thezeroisats=-1/(τ2+τ3).將冗忍睡嗚顆塔鴻齡纓腿醞辰冬幟叛京塌晴烷圓畸境需久搓臨各翻墻賈放北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202338《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)7）Second-or附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)8）Itconsistsoftwocascadedfiltersections.Section1isanordinaryfirst-orderPIfilterhavingthetransferfunctionF1(s).

Thesecondsectionisthesameusedinthedesignoftheactivelead-lagloopfilter.豺辟季奪撰墩蝶呆門拓昏崇娛嗡渡呂尊韻凍婁啡鋅賃系搬緒匈醇匣逃陪腦北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202339《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)8）Itconsis附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)9）Itagainconsistsoftwofiltersections.Thefirstisidenticalwiththe2nd-orderPIfilterhavingthetransferfunctionF1(s).Thesecondsectionisidenticalwiththatusedinthedesignoftheactivelead-lagloopfilter.曙聘槽圖蔗狂晝嫉籽鐐?cè)逾c烏腆明奈怨壽秤鍍忠賺飯餞中啤互齋及盟擇孝北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202340《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)9）Itagain附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)10）K-CounterLoopFilter.TheK-counterconsistsoftwoseparatecounters,called"up-counter"and"down-counter".Thecountershaveacommonclockinput(CP).ThecounterinputCPisdrivenbyahighfrequencyclockwhosefrequencyisMtimesthecenterfrequencyf0ofthePLL.TheU/Dinputisadirectioninput.Whenitislow,theup-counterisenabled,otherwisethedown-counterisactive.Normally,theU/DinputisdrivenbytheoutputQofaphasedetector(EXORorJKflipflop).KisthemodulusoftheKcounter.Thecontentofbothcounterscanthereforebeintherange0...K-1.

恩肘充凳郡末婆稈哼渣拘格頰圾層錨廳只駕指楷確棚氣蛀犯逐蔬酞狙臉距北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch07441附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)10）K-Counte附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)11）Iftheup-counterisenabledandthecontentwouldexceedK-1,thecounterrecyclestozeroandputsoutacarrypulse.ThispulseisusedtoinsertahalfcycleintheI/Dcounter.Ifthedown-counterisactiveandthecontentwouldexceedK-1,itrecyclesto0andgeneratesaborrowpulse.ThisisusedtoremoveahalfcycleintheI/Dcounter.UsuallythemodulusKischosentobeanintegerpowerof2.theminimumvalueofKis8,themaximumis2^17.湃孔厲港剔欠欲轎傲知姆凋冀瞥核脅旺雙慢膜橢漚谷捂昔末負(fù)毒閡含艦礁北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202342《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)11）Iftheu附圖：RegenerationDividerDesign

：LNRD（lownoiseregenerationdivide-by-two）dividers。黑氰撻言濘伊攢國(guó)午妥條屠銑詠人媳注曼怨瓦氧紹室根減菌佰吐庸盅翟冤北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202343《通信電路原理》--北航06年附圖：RegenerationDividerDesi笫7章

鎖相環(huán)路

7.1概述7.2PLL基本原理7.3PLL的線性分析7.4PLL的非線性分析7.5集成鎖相環(huán)介紹7.6PLL電路實(shí)例與應(yīng)用舉例舉例PLL小結(jié)膊芍會(huì)圣戌凜質(zhì)室簍螺焰驟薦妝撓燼青妄螞巧研肋首配饞納壞媒閣號(hào)掏嘔北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202344《通信電路原理》--北航06年笫7章

鎖相環(huán)路7.1概述膊芍會(huì)圣戌凜質(zhì)室簍螺焰驟7.5.1集成鎖相環(huán)分類參考：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用（英）》（LPLL和DPLL可仿真到五階）。線性模擬環(huán)linearPLL（LPLL）

：通用型（多功能）：VCO，PD，VCO+PD+AMP；專用型：AM/PM的解調(diào)，CTV中的色度信號(hào)同步環(huán)。部分?jǐn)?shù)字環(huán)digitalPLL（DPLL）：完全數(shù)字環(huán)all-digitalPLL（ADPLL）：通用型（多功能）：數(shù)字VCO，數(shù)字PD+數(shù)字VCO；專用型：頻率合成器。光緊陡畢皚皖憨使柞揍愁賭韓侈壞偶籽傈肪圍蔭征銀疇氫謀瞥啄獰圈賭縫北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch074457.5.1集成鎖相環(huán)分類參考：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用（7.5.2工藝特點(diǎn)與頻率范圍模擬型--雙極性電路（0~50MHz）：NE565（<500KHz）；NE560NE562（<30MHz）；NE564（<50MHz）。數(shù)字型：雙極性電路（0~250MHz）；CMOS電路（0~25MHz）。潘唁蒜翅餓曳癰睦敖操堂烷掐碌雖韻虱咳趁初阮稗借暮錄別鉀潮艇垛跪咨北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202346《通信電路原理》--北航06年7.5.2工藝特點(diǎn)與頻率范圍模擬型--雙極性電路（0~507.5.3實(shí)驗(yàn)用集成鎖相環(huán)NE565電路分析集成鎖相環(huán)NE565介紹（電路：P458）撈被酸廁模欣技蟲競(jìng)地蚌棠肥巫懦兔汁捍毆懊羊嶄喇左閑吧禁盒蕪掣障唇北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202347《通信電路原理》--北航06年7.5.3實(shí)驗(yàn)用集成鎖相環(huán)NE565電路分析集成鎖相環(huán)NE7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)參考：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用（英）》（LPLL和DPLL可仿真到五階）。鎖相環(huán)路可分為L(zhǎng)PLL、DPLL和ADPLL三類。數(shù)字鎖相環(huán)路有如下特點(diǎn)：1、全部或部分采用數(shù)字電路。受干擾的影響比模擬電路小，使工作的可靠性提高。2、易于采用大規(guī)模集成電路。3、在全數(shù)字鎖相環(huán)路中，時(shí)鐘源通常不直接受控，這將有利于提高環(huán)路的性能。4、應(yīng)用全數(shù)字鎖相環(huán)路，在一定范圍內(nèi)可以消除類似于模擬鎖相環(huán)路中壓控振蕩器控制特性的非線性、環(huán)路濾波器傳輸函數(shù)的不穩(wěn)定等的影響，從而改善鎖相環(huán)路的性能。琢歧舀罐副最鯨領(lǐng)帽推帥閥貝耍鈣淑言數(shù)瘋濫迸森鵲修陜撫促哮廢踢康另北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0747.5.4數(shù)字鎖相環(huán)參考：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用（英）7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)（續(xù)1）線性環(huán)linearPLL（LPLL）：線性環(huán)LPLL是由線性元件構(gòu)成的；鑒相器PD是四象限模擬相乘器；環(huán)路濾波器可采用passivelead-lagfilter（PassiveLL），activelead-lagfilter（ActiveLL）或

activePIfilter（ActivePI）；振蕩器可采用VCO

或VCO

followedbyadivide-by-Ncounter（VCO+scaler）。畝膘朗蠕蚊郊隸馬駿狂紛啥箱銹叉鉆疹擾發(fā)鉤臀葷何卯濱渙沿腮窮扁慎勝北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202349《通信電路原理》--北航06年7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)（續(xù)1）線性環(huán)linearPLL7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)（續(xù)2）部分?jǐn)?shù)字環(huán)digitalPLL（DPLL）：部分?jǐn)?shù)字環(huán)DPLL是線性元件和數(shù)字方塊的混合系統(tǒng)；僅鑒相器是利用數(shù)字方塊，其余相同；鑒相器PD是采用theEXORgate，theedge-triggeredJKflipflop或phase-frequencydetector（PFD）；PFD的性能最好。環(huán)路濾波器用PassiveLL，ActiveLL或ActivePI；振蕩器用VCO或VCO+scaler。墾節(jié)璃陜脅粹霍旨高石螺桌糞下仔祁泄懼掉帖壺妮明輸彥曼貉清琵犁換炯北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202350《通信電路原理》--北航06年7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)（續(xù)2）部分?jǐn)?shù)字環(huán)digital7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)（續(xù)3）完全數(shù)字環(huán)all-digitalPLL（ADPLL）：完全數(shù)字環(huán)ADPLL是全部由數(shù)字方塊構(gòu)成的；完全數(shù)字環(huán)ADPLL的類型很多，下面僅介紹仿真中用的各類數(shù)字方塊；鑒相器PD是采用theEXORgate或theedge-triggeredJKflipflop；環(huán)路濾波器在仿真中總是采用K-Counter；振蕩器可采用Increment/DecrementCounter。苫櫻姆獨(dú)軸右戳踴報(bào)墓滄平塑腐名它品俺臂汾黔弊去炔喘檀為攻拓襟薄引北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202351《通信電路原理》--北航06年7.5.4數(shù)字鎖相環(huán)（續(xù)3）完全數(shù)字環(huán)all-digi7.6.1PLL的基本特性與應(yīng)用領(lǐng)域（1）鎖定特性：環(huán)路鎖定狀態(tài)時(shí)，VCO跟蹤輸入信號(hào)頻率，只有很小的穩(wěn)態(tài)相差。叫“取樣鎖相環(huán)”。這種環(huán)路可用于載波恢復(fù)和頻率合成。（2）載波跟蹤特性：壓控振蕩器的輸出頻率只跟蹤輸入信號(hào)的載頻，那么就稱之為載波跟蹤狀態(tài)，這種環(huán)路叫“載波跟蹤環(huán)”，或稱“窄帶跟蹤環(huán)”。這種環(huán)路可用于鎖相接收機(jī)。（3）調(diào)制跟蹤特性：壓控振蕩器的輸出頻率跟蹤輸入的調(diào)制信號(hào)變化。這種狀態(tài)就是調(diào)制跟蹤狀態(tài)，這種環(huán)稱為“調(diào)制跟蹤環(huán)路”，或稱“寬帶跟蹤環(huán)”。這種環(huán)路可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的調(diào)角信號(hào)的解調(diào)。（4）易于集成化。（5）主要應(yīng)用領(lǐng)域：窄帶跟蹤接收；鎖相鑒頻；載波恢復(fù)；頻率合成。食幼浸舉置廬糯糜駝取稈蕉俺伐劫消髓蛀核穎刊列君肪飄耗清動(dòng)逸飄芯姑北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0747.6.1PLL的基本特性與應(yīng)用領(lǐng)域（1）鎖定特性：環(huán)路鎖7.6.2窄帶跟蹤濾波器（鎖相接收機(jī)）--載波跟蹤環(huán)（1）空間信號(hào)的基本特性衛(wèi)星或其它宇宙飛行器向地面發(fā)回的信號(hào)通常都較微弱。頻率漂移嚴(yán)重（因存在多普勒效應(yīng)與振蕩器中心頻率不穩(wěn)）。例如：頻率為100MHZ，多普勒頻移為±3KHz。信標(biāo)信號(hào)本身頻帶寬度較窄。例如：為6Hz左右。若使用普通接收機(jī)，帶寬為6KHz左右。接收機(jī)帶寬比信號(hào)帶寬大1000倍，接收的噪聲大1000倍，很微弱的信號(hào)被淹沒。鎖相接收機(jī)的中頻頻率可以跟蹤接收信號(hào)頻率的漂移，而且?guī)捰趾苷?，故又稱為“窄帶跟蹤濾波器”。蒲陵褂夯慫顴愁櫻綁么餃軍瓊竄漁晶淵震牌長(zhǎng)譽(yù)水傳長(zhǎng)臥跌靴悲段啡淋巋北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202353《通信電路原理》--北航06年7.6.2窄帶跟蹤濾波器（鎖相接收機(jī)）--載波跟蹤環(huán)（1）7.6.2窄帶跟蹤濾波器--載波跟蹤環(huán)（續(xù)1）（2）方框原理圖本地標(biāo)準(zhǔn)中頻參考信號(hào)f4，是高度穩(wěn)定的。混頻器輸出中頻信號(hào)的頻率與本地中頻參考信號(hào)的頻率相等。f1有漂移，f2跟蹤f1的漂移。PLL電路設(shè)計(jì)為窄帶（6Hz），故又稱為“窄帶跟蹤濾波器”。秤二嬰泌惺祭痰椅挺依壬柜標(biāo)甩高歉氰滄炸靛慚雌題柳攝拭桅睫冀知繳喇北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202354《通信電路原理》--北航06年7.6.2窄帶跟蹤濾波器--載波跟蹤環(huán)（續(xù)1）（2）方框原7.6.2窄帶跟蹤濾波器--載波跟蹤環(huán)（續(xù)2）（3）跟蹤濾波器的頻率特性穴望痘胚原憨鹼盜捐列椎糜狼狠觸寇待戚滯瘟丁蘿戲酵囤巫尊囤淺噴棒膨北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202355《通信電路原理》--北航06年7.6.2窄帶跟蹤濾波器--載波跟蹤環(huán)（續(xù)2）（3）跟蹤濾7.6.3用作相干解調(diào)器中的載波恢復(fù)電路對(duì)于數(shù)字調(diào)相信號(hào)，相干解調(diào)是最佳解調(diào)方式。實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)，需要一個(gè)與輸入信號(hào)頻率相等和有很小相差的本地參考載波。如果輸入信號(hào)內(nèi)含有載波頻率分量，則可用一個(gè)帶寬很窄的濾波器將其提取出來。PLL的帶寬可以做得很窄，而且能夠跟蹤載波頻率的變化，所以用它來提取載波特別合適。對(duì)于PSK信號(hào)，由于不包含有載頻及其倍頻成分，故不能直接用載波跟蹤環(huán)提取載波，必須選用非線性變換（例如：利用平方律器件的平方作用），將PSK信號(hào)中的載波信息變換成載波分量；再用PLL提取出來作相于解調(diào)載波使用。這種抑制載波的調(diào)制信號(hào)的載波提取的鎖相環(huán)路形式很多，例如有：平方環(huán)、Costas環(huán)、反調(diào)制環(huán)等。

蛙拙幌礦專近勿偽搽醚混傻軒茶閘交倫盈孩膏閣泅撇諺諒說潰蛆卒睦淋拯北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch074567.6.3用作相干解調(diào)器中的載波恢復(fù)電路對(duì)于數(shù)字調(diào)相信號(hào)，7.6.3用作相干解調(diào)器中的載波恢復(fù)電路（續(xù)1）（1）平方環(huán)用來作載頻提取的平方環(huán)組成原理圖，如下圖所示。它利用平方律器件的平方作用，將無載頻分量的輸入信號(hào)變換為有載頻倍頻分量的信號(hào)輸出，用載波跟蹤環(huán)提取出此倍頻分量，再經(jīng)分頻可獲得相干載波。庭某召馭瓊磺稿受臣甲漿由苞緞尿關(guān)遮堆溯旭鱗蓉桶坦打鞏鉸邵錠服燎棋北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202357《通信電路原理》--北航06年7.6.3用作相干解調(diào)器中的載波恢復(fù)電路（續(xù)1）（1）平方7.6.3用作相干解調(diào)器中的載波恢復(fù)電路（續(xù)2）（2）Costas環(huán)考斯特斯環(huán)（又稱同相-正交環(huán)）原理圖，如下圖所示。它由兩個(gè)互為正交的環(huán)路通路組成，利用相乘器的非線性變換功能，環(huán)路設(shè)計(jì)成窄帶，可以提取相干載波。傾淪騙炙盟點(diǎn)沒孫輥寇嫂賀籽劫螞潰蟬挨爽它躁鼠給呆柯斡鎊澄留散下縱北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202358《通信電路原理》--北航06年7.6.3用作相干解調(diào)器中的載波恢復(fù)電路（續(xù)2）（2）Co7.6.4鎖相鑒頻--調(diào)制跟蹤環(huán)（1）方框原理圖環(huán)路對(duì)于輸入相位的變化相當(dāng)于一低通濾波器。若輸入信號(hào)為調(diào)頻信號(hào)，中心角頻率為ωi0，相位變化部分θi(t)。當(dāng)環(huán)路已鎖定于ωi0，并且假定對(duì)輸入相位θi(t)，環(huán)路的傳輸特性近似為1，則有θo(t)=θi(t)，即壓控振蕩器的相位變化部分與輸入信號(hào)相同。產(chǎn)生θo(t)的變化所需的控制電壓vp(t)與調(diào)制信號(hào)成正比。鮑少哼氮啡甜僚郡撈躬斌隘幸慶綿氛淆雪灰蠕膏劫父撥淖瓤吊砂次襄怖妊北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202359《通信電路原理》--北航06年7.6.4鎖相鑒頻--調(diào)制跟蹤環(huán)（1）方框原理圖環(huán)路對(duì)于7.6.4鎖相鑒頻--調(diào)制跟蹤環(huán)（續(xù)1）（2）求解調(diào)信號(hào)的輸出vp(t)

設(shè)：鎖定時(shí)：有：上圖拱菜蘋王蜒用徘趙掠擊瞅留潔組挑嬸詫兢汾畝雁泌盎舍鷗河貶撩桶大圾爾北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0747.6.4鎖相鑒頻--調(diào)制跟蹤環(huán)（續(xù)1）（2）求解調(diào)信號(hào)7.6.4鎖相鑒頻--調(diào)制跟蹤環(huán)（續(xù)2）（3）實(shí)驗(yàn)電路分析隱燴賓掘抱材寬姚奔煌色涯俊跡蜜睜叛危佐邵悠凝圈左譏選赦借恩譏壤酒北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202361《通信電路原理》--北航06年7.6.4鎖相鑒頻--調(diào)制跟蹤環(huán)（續(xù)2）（3）實(shí)驗(yàn)電路分舉例1:PLL頻率特性的測(cè)試電路下圖為鎖相環(huán)路頻率特性的測(cè)試電路。LF為無源比例積分濾波器：求：畫此電路的線性相位數(shù)學(xué)模型；求此電路的傳遞函數(shù)。蛋羊拆倡獸嵌邱慰澳趟哮猴服姚韶罷鮑閹斧姨皺浸椽都餌狽灑卻印帥癥忙北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202362《通信電路原理》--北航06年舉例1:PLL頻率特性的測(cè)試電路下圖為鎖相環(huán)路頻率特性的舉例1:PLL頻率特性的測(cè)試電路（續(xù)1）鎖相鑒頻電路，是。有：上圖桑廢熬傣墓忙嗆泰閻贊臍齋密拼嶺銘夯驚贓火耀塘琳邵回蠱搭民博茁熙娩北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202363《通信電路原理》--北航06年舉例1:PLL頻率特性的測(cè)試電路（續(xù)1）鎖相鑒頻電路，舉例2：一階環(huán)路的正弦鑒相器靈敏度為，壓控振蕩器調(diào)制靈敏度為，電壓幅度為，中心角頻率為求：環(huán)路鎖定時(shí)的穩(wěn)態(tài)相差；壓控振蕩器的直流控制電壓。（2）設(shè)輸入信號(hào)為：求：環(huán)路鎖定時(shí)壓控振蕩器的輸出電壓；環(huán)路的3dB帶寬為多少KHz。（1）設(shè)輸入信號(hào)為：妓坎瀕斧歸童咨抓嘛悉都炳詣硫惰亮污怔戊吁禍氛脯慕衰些帥怠瑯?biāo)E諒瘴北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch07464舉例2：一階環(huán)路的正弦鑒相器靈敏度為舉例3：一階環(huán)路接通瞬間輸入和輸出信號(hào)分別為：環(huán)路參數(shù)有兩種組合：

（1）（2）求：（1）上述兩種環(huán)路參數(shù)下，哪一種能使環(huán)路鎖定？為什么？（2）計(jì)算環(huán)路鎖定后的穩(wěn)態(tài)相差。（3）寫出輸出信號(hào)的表示式和環(huán)路的3dB帶寬。狡柯膜惠蒸凸賜湘弓帆至舍鳴拍泌蠻帚軌桶限委奠津愈侵苯訛?zāi)阋謬И?dú)北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch074舉例3：一階環(huán)路接通瞬間輸入和輸出信號(hào)分別為：環(huán)路參數(shù)有兩種PLL小結(jié)（1）一個(gè)相位數(shù)學(xué)模型領(lǐng)磺過哀接巾葛沮弊削漂葦犯玻歡雕阻疽莆騰泣周勉霄礁鑷捶匣卑羹正汐北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202366《通信電路原理》--北航06年P(guān)LL小結(jié)（1）一個(gè)相位數(shù)學(xué)模型領(lǐng)磺過哀接巾葛沮弊削漂葦犯玻PLL小結(jié)（續(xù)1）（2）兩個(gè)數(shù)學(xué)方程線性化復(fù)頻域方程:時(shí)域方程:（3）三個(gè)傳遞函數(shù)誤差傳遞函數(shù)：閉環(huán)傳遞函數(shù)：開環(huán)傳遞函數(shù)：課信罵閉穎咀樊賞廬摔潭丸暴鈉轟酥否埂優(yōu)烈耕柄頁(yè)呆沛碾兼蠟違九駕化北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch07467PLL小結(jié)（續(xù)1）（2）兩個(gè)數(shù)學(xué)方程線性化復(fù)頻域方程:時(shí)域方PLL小結(jié)（續(xù)2）（4）線性PLL的特性與分析的方法跟蹤特性：采用拉氏變換及其逆變換的方法求解瞬變過程；采用拉氏終值定理求穩(wěn)態(tài)相差。頻率特性：利用閉環(huán)傳遞函數(shù)求相位傳遞的幅頻特性和相頻特性，環(huán)路3dB帶寬。穩(wěn)定特性：利用開環(huán)傳遞函數(shù)。噪聲特性：利用PLL工作于線性范圍內(nèi)的噪聲相位模型。弦屑咱釩滬纖操戍傍責(zé)譬訝舷絆術(shù)滁傘砌涂銻困觸飽型捆絹蹤奪伺娜敲門北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202368《通信電路原理》--北航06年P(guān)LL小結(jié)（續(xù)2）（4）線性PLL的特性與分析的方法弦屑咱釩PLL小結(jié)（續(xù)3）（5）非線性分析的幾個(gè)問題相平面圖的特點(diǎn)。穩(wěn)定平衡點(diǎn)與不穩(wěn)定平衡點(diǎn)的含義。同步帶ωH的含義。捕捉帶ωP，快捕帶ωL與捕捉時(shí)間TP的含義。捕捉過程：頻率牽引過程與相位鎖定過程。組笑辮豐阜料詛跨蘇磊毆座陽孤謝長(zhǎng)沏捕規(guī)賃裔如高縮拌亭拄憶楊腐棚淫北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202369《通信電路原理》--北航06年P(guān)LL小結(jié)（續(xù)3）（5）非線性分析的幾個(gè)問題組笑辮豐阜料詛跨PLL小結(jié)（續(xù)4）（6）PLL的應(yīng)用載波跟蹤環(huán)---窄帶跟蹤環(huán)。調(diào)制跟蹤環(huán)---寬帶跟蹤環(huán)。載波恢復(fù)---平方環(huán)和Costas環(huán)。頻率合成---取樣鎖相環(huán)。鍍棧攤您寸宛史媳防睛扭側(cè)崖殼嘔搐羞慶腿否龜緣盯藏堡殖渺楷礁撩濰里北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202370《通信電路原理》--北航06年P(guān)LL小結(jié)（續(xù)4）（6）PLL的應(yīng)用鍍棧攤您寸宛史媳防睛扭舉例2求解：返回求：環(huán)路鎖定時(shí)的穩(wěn)態(tài)相差壓控振蕩器的直流控制電壓（2）設(shè)輸入信號(hào)為：求：環(huán)路鎖定時(shí)壓控振蕩器的輸出電壓環(huán)路的3dB帶寬為多少KHz（）。（1）設(shè)輸入信號(hào)為：秒靠虞遷睡焰逢語棕已膚核倆桂唉鋼鼠簍虛尊妒嘲贓貯隊(duì)棱伍眾砒與挎草北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch07471舉例2求解：返回求：環(huán)路鎖定時(shí)的穩(wěn)態(tài)相差壓控振蕩器的直流控舉例3求解：返回一階環(huán)路接通瞬間輸入和輸出信號(hào)分別為：（1）（2）能使環(huán)路鎖定。不能使環(huán)路鎖定。環(huán)路鎖定后的穩(wěn)態(tài)相差：輸出信號(hào)：環(huán)路的3dB帶寬：（）展步巾按三劇溪抨禱訟市絮責(zé)朋喲萌克皋沁閃牟酬賴惺開詩(shī)倉(cāng)茲擄客寒記北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch07472舉例3求解：返回一階環(huán)路接通瞬間輸入和輸出信號(hào)分別為：（1）具有理想積分濾波器的二階環(huán)路的幅頻特性：鳴糾吁吠衫資愧免豹秒拍卷麻飛喊趁疫紀(jì)椅莆猿緬茄笆酸簾捎要竊耀嚏吠北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202373《通信電路原理》--北航06年具有理想積分濾波器的二階環(huán)路的幅頻特性：鳴糾吁吠衫資愧免豹秒附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》

passivelead-lagfilter：鎊拄結(jié)蠱吁索泣塑保繃雇匪胞濾豢浦護(hù)柒充訝涌津讕描鑿癬盅陀萄幽鴿湊北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202374《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》passivelead附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)1）First-orderactivelead-lagfilter：將裳傈啪鈍瞞悼貶裸胖掄辱唬自淹釜擱漚數(shù)進(jìn)隊(duì)牙差科虜匝涸抽捏改作騾北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202375《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)1）First-ord附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)2）Second-order

activelead-lagfilter：攝剝升凌斷虛瘩娘混課檻疲和孟組喘京鞘爪榨卻猖棕巴拓產(chǎn)網(wǎng)你丁捅涅衛(wèi)北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202376《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)2）Second-or附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)3）Third-order

activelead-lagfilter：Thisfilterisbuiltfrom2sections.Thefirstsectionisanordinaryfirst-orderactivelead-lagfilterhavingonepoleandonezero.Thesectionsectionisatwopolefilterhavingnozero.酷潰酣葉依熒藝陛隆紋童可乞積借呸齡燃更份宛稱逼奄蜘絳訪嵌積縷向螢北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202377《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)3）Third-ord附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)4）Thesectionsectionisatwopolefilterhavingnozero.Letthetransferfunctionofsection1beF1(s),thetransferfunctionofsection2F2(s).

弘炸空亮表丘角舊光啥黎本逐鉑獅巒灌婿通預(yù)眩菠渤懶關(guān)漸歧切誣從每他北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202378《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)4）Thesecti附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)5）Thisfilteralsoconsistsof2sections.Section1isidenticalwiththesecond-orderlead-lagfilter.Ithastworealpolesandonezero.thetransferfunctionofsection1beF1(s).

Thesectionsectionisatwopolefilterhavingnozero.隙睡甄老鞋術(shù)猖堪貶案菠摟蹬錐碾殷筑軟歪傻實(shí)帥提督然驚演辮鎢敝筒注北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202379《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)5）Thisfilt附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)6）activePIfilter：Thename"PIfilter"isderivedfrom"proportional+integral",henceisthesamecircuitwhichisalsousedinPIorPIDcontrollers.TheoutputsignalofaPIfilterisineffectaweightedsumofinputsignalandintegraloftheinputsignal.纜堂湘拔沮巋毯掏勺摧柒艷歲響吸粘伯糟矗孺啡遁動(dòng)倍剁穩(wěn)翌典魔恕盞團(tuán)北航通信電路原理課件ch074北航通信電路原理課件ch0741/4/202380《通信電路原理》--北航06年附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)6）activePI附錄一：《鎖相環(huán)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用》（續(xù)7）Second-order

active

PI

filter.

Thisfilterhastwopolesandon