《高頻電子線路簡明教程》課件8

第八章反饋控制電路第一節(jié)概述第二節(jié)自動增益控制電路第三節(jié)自動頻率控制電路第四節(jié)鎖相環(huán)路思考題與練習題第一節(jié)概述

反饋控制電路是一種自動調節(jié)系統(tǒng)，其作用是通過環(huán)路自身的調節(jié)，使輸出與輸入之間保持某種預定的關系。

反饋控制電路組成框圖如圖8-1所示，它由反饋控制器和受控對象兩部分構成。圖中，xi和xo分別表示系統(tǒng)的輸入量和輸出量，它們之間應滿足所需要的確定關系：

(8-1)圖8-1反饋控制電路的組成框圖如果由于某種原因破壞了這個預定的關系式，反饋控制器就對xo和xi進行比較，檢測出它們與預定關系的偏差程度，以產(chǎn)生相應的誤差量xe并加到受控對象上。受控對象依據(jù)xe對輸出量xo進行調節(jié)。通過不斷比較和調節(jié)，最后使xo和xi之間接近到預定的關系，反饋控制電路進入穩(wěn)定狀態(tài)。必須指出，反饋控制電路是依據(jù)誤差進行調節(jié)的，因此xo和xi之間只能接近，而不能恢復到預定關系，它是一種有誤差的反饋控制電路。

根據(jù)比較和調節(jié)的參量不同，反饋控制電路可分為三種：（１）自動增益控制（AutomaticGainCotrol，AGC）電路，受控量是增益，受控對象是可控放大器，相應的xi和xo為電壓或電流，用于維持輸出電平的恒定。

（２）自動頻率控制（

AutomaticFrequencyControl，AFC）電路，受控量是頻率，受控對象是壓控振蕩器，相應的xi和xo為頻率，用于維持工作頻率的穩(wěn)定。

（３）自動相位控制（

AutomaticPhaseControl，APC）電路，受控量是相位，受控對象是壓控振蕩器，相應的xi和xo為相位。它又稱為鎖相環(huán)路（PhaseLockedLoop，PLL），用于鎖定相位，是一種應用很廣的反饋控制電路，目前已制成通用的集成組件。

第二節(jié)自動增益控制電路

一、基本工作原理

自動增益控制電路的基本組成框圖如圖8-2所示。其反饋控制器由檢波器、直流放大器和比較器構成，受控對象就是可控增益放大器。當輸入電壓ui的幅度變化而使輸出電壓uo幅度也發(fā)生變化時，此變化通過檢波器檢出反映信號強度變化的電壓，通過直流放大器加至比較器，產(chǎn)生與外加參考信號ur之間的差值電壓ue，經(jīng)低通濾波器濾除不需要的較高頻率分量，取出與幅度相關的緩慢變化的電壓作為控制電壓uc加到可控增益放大器用來調整放大器的增益，使輸出信號電平保持在所需要的范圍內。也就是當輸入電壓ui減小而使輸出電壓uo減小時，誤差電壓ue經(jīng)過低通濾波器控制可控放大器的增益使其變大，從而使uo增大。反之，使uo

減小。這樣，通過環(huán)路不斷地循環(huán)反饋，就能使輸出電壓uo的幅度保持基本不變或僅在較小的范圍內變化。

這種控制是通過改變受控放大器的靜態(tài)工作點、輸出負載值、反饋網(wǎng)絡的反饋量或與受控放大器相連的衰減網(wǎng)絡的衰減量來實現(xiàn)的。圖8-2自動增益控制電路的基本組成框圖

二、自動增益控制電路的應用

１．簡單AGC電路的應用

自動增益控制電路通常用于調幅接收機。圖8-3所示為具有簡單AGC電路的調幅接收機原理框圖。圖中各級放大器組成環(huán)路可控增益放大器，檢波器和RC低通濾波器組成環(huán)路反饋控制器，與圖8-2相比，省略了直流放大器，并用檢波器兼作比較器。

圖8-3具有簡單AGC電路的調幅接收機原理框圖圖8-3中的包絡檢波器輸出的信號電壓主要由兩部分組成：一部分是低頻信號uΩ，它反映出調幅波的包絡變化規(guī)律；另一部分是反映中頻振幅的直流電壓，該電壓通過具有較大時間常數(shù)的RC低通濾波器后，得到一個隨輸入載波幅度變化的UAGC，用以改變被控級（中放和高放）的增益，從而使接收機的增益隨輸入信號的強弱而變化，實現(xiàn)了AGC控制。

簡單AGC電路的優(yōu)點是電路簡單，缺點是在信號很小時增益也受控制而下降。也就是只要有輸入信號就立即產(chǎn)生控制電壓，并起控制作用。所以該電路適合于輸入信號振幅較大的場合。

２．延遲AGC電路的應用

為了克服簡單AGC電路的缺點，一般采用延遲式AGC電路。在延遲式AGC電路里，有一個起控門限電壓ur，只有輸入信號電壓大于ur時，AGC電路才起作用，使增益減?。环粗?，可控放大器增益不變。相應的調幅接收機的原理框圖如圖8-4所示。圖中單獨設置了提供AGC電壓的AGC檢波器，當AGC檢波器輸入電壓的幅度小于ur

時，AGC檢波器不工作。此時UAGC＝0，AGC不起控制作用；反之，AGC才起控制作用。

圖8-4具有延遲AGC電路的調幅接收機原理框圖常用的最簡單的延遲式AGC電路如圖8-5所示。它有兩個檢波器，一個是由VD1

等元件組成的包絡檢波器，一個是由VD2等元件組成的AGC檢波器。當天線感應的信號很小時，AGC檢波器的輸入信號很小，由于門限電壓（由固定負偏壓E分壓獲得）的存在，VD2一直不導通，UAGC＝0；只有當L2C2回路兩端信號電平超過E時，AGC檢波器才開始工作，所以稱為延遲AGC電路。由于延遲電路的存在，包絡檢波器必然要與AGC檢波器分開。這里要注意的是，包絡檢波器的輸出反映包絡變化的解調電壓，而AGC檢波器僅輸出反映輸入載波電壓振幅的直流電壓。

圖8-5延遲AGC電路

３．AGC電路的實際應用

圖8-6是“白鶴”牌超外差調幅收音機的部分電路。

圖8-6白鶴牌七管檢波、AGC電原理圖圖中，V2、V3組成兩級中頻放大器。中頻信號由變壓器Tr5的初級線圈耦合到次級送至檢波二極管VD1。為了避免產(chǎn)生負峰切割失真，將檢波負載電阻分為R7和Rp，其中音量電位器Rp的一部分與下一級電路相連；為了提高濾波效果，又將負載電容分為C13、C11。耦合電容C14起隔直作用，使音頻信號通過音量控制電位器Rp傳送到下一級。該電路還有以下兩個附加電路：

１）檢波二極管VD1提供一定的正偏壓

直流電源UCC（＋）→R11→R1→R4（一部分）→R5→

R7→VD1→Tr5（次級）→地→（經(jīng)開關至）UCC（－）構成一個直流通路，為檢波二極管VD1提供一定的正偏壓，避免產(chǎn)生截止失真。２）自動增益控制電路

由R5、C7組成AGC低頻濾波電路，濾除檢波器輸出信號中的音頻信號，取出直流分量并送至第一中放管V2的基極，作為控制電壓UAGC來調整中頻放大器的增益。由于檢波器輸出的直流電壓分量與中頻輸出的調幅波成正比，因此當接收信號增強時，中放輸出幅度隨之增大，由檢波二極管VD1的極性可知－UAGC增大，進而使V2的基極電位降低，放大器增益下降；反之，使放大器增益增大，最后起到了自動增益控制的作用。

第三節(jié)自動頻率控制電路

一、基本工作原理

圖8-7所示為AFC電路的原理框圖，它由鑒頻器、低通濾波器和壓控振蕩器組成，受控對象是壓控振蕩器，反饋控制器為鑒頻器和低通濾波器。fr表示標準頻率（或參考頻率），fo表示輸出信號頻率。

圖8-7

AFC電路原理框圖在AFC系統(tǒng)中，被穩(wěn)定的壓控振蕩器頻率fo與標準頻率fr在鑒頻器中進行比較，當fo＝

fr時，鑒頻器無輸出，壓控振蕩器不受影響；當fo≠fr時，鑒頻器將輸出一個與|

fo－

fr|成正比的誤差電壓ue，經(jīng)過低通濾波器濾除干擾和噪聲后，輸出的直流控制電壓uc迫使壓控振蕩器的振蕩頻率fo向fr接近，當|fo－fr|減小到某一最小值Δf時，電路趨于穩(wěn)定狀態(tài)（鎖定），即壓控振蕩器將穩(wěn)定在fo＝fr±Δf的頻率上，自動微調過程停止，此時的Δf稱為剩余頻差，這是AFC電路的一個重要特點。

由于自動頻率控制電路是負反饋回路，只能把輸入的大頻差變成輸出的小頻差，而無法完全消除頻差，即必定存在剩余頻差，當然希望Δf

越小越好。圖8-7中的標準頻率fr實際上可以利用鑒頻器的中心頻率，并不需要另外供給。二、自動頻率控制電路的應用

１．AFC在調幅接收機中的應用

在超外差式接收機中，中頻是本振信號頻率與外來信號頻率之差。為了提高本地振蕩器的頻率穩(wěn)定度，穩(wěn)定中頻頻率，通常在接收機中加入AFC電路。

圖8-8所示是采用AFC電路的調幅接收機組成框圖。在正常情況下，接收機輸入的載波頻率為fc，本振頻率為fL，混頻器輸出的中頻為fI＝fL－fc，它正好等于鑒頻器的中心頻率。此時鑒頻器輸出電壓為零，本地振蕩器頻率不變。如果由于某種不穩(wěn)定因素使本振頻率發(fā)生偏移而變成犳Ｌ＋Δ犳Ｌ，則混頻后變?yōu)闋妫桑妫獭Ｖ蟹泡敵鲂盘柤拥较薹b頻器，因為偏離了鑒頻器的中心頻率犳Ｉ，鑒頻器將產(chǎn)生一個相應的誤差輸出電壓狌ｅ，通過低通濾波器去控制壓控振蕩器，使壓控振蕩器的本振頻率降低，從而使中頻頻率減小，達到了穩(wěn)定中頻的目的。

圖8-8采用AFC電路的調幅接收機組成框圖

２．AFC在發(fā)射機中的應用

為使調頻發(fā)射機既有較大的頻偏，又有穩(wěn)定的中心頻率，往往需要采用如圖8-9所示的調頻發(fā)射機方框圖。圖中，晶體振蕩器提供參考頻率fr，作為AFC電路的標準頻率；調頻振蕩器的標稱中心頻率為fc；鑒頻器中心頻率調整在fr－

fc上，由于fr穩(wěn)定度很高，當fc產(chǎn)生漂移時，反饋系統(tǒng)的自動調節(jié)作用就可以使fc的偏離減小。其中，低通濾波器用于濾除鑒頻器輸出電壓中的邊頻調制信號分量，使加在壓控振蕩器上的控制電壓只是反映中頻信號載波頻率偏移的緩慢電壓。圖8-9采用AFC電路的調頻發(fā)射機組成框圖第四節(jié)鎖相環(huán)路

一、基本工作原理

１．鎖相環(huán)路的基本組成及其數(shù)學模型圖8-10是鎖相環(huán)路的基本組成框圖。它的受控對象仍然是壓控振蕩器（VoltageControlOscillator，VCO），而反饋控制器則由能檢測出相應誤差的鑒相器（PhaseDetector，PD）和環(huán)路濾波器（LoopFilter，LF）組成。

圖8-10鎖相環(huán)路的基本組成框圖圖8-10中，ur(t)是輸入?yún)⒖夹盘枺萺(t)是參考信號的相角。當鑒相器對相角θo(t)和θr(t)進行比較時，輸出一個與相位差θe(t)成比例的誤差電壓ue(t)。該電壓經(jīng)環(huán)路濾波

器后，取出其中緩慢變化的直流或低頻電壓分量uc(t)作為控制電壓。uc(t)控制壓控振蕩器的頻率，使兩信號的相位差θe(t)不斷減小，當θe(t)最終減小到某一較小的恒定值時（即剩余相差），由可知，此時Δω(t)＝ωr－ωo＝0，即ωo＝ωr，鎖相環(huán)路進入鎖定狀態(tài)。

可見，鎖相環(huán)路是通過相位來控制頻率，進而實現(xiàn)無誤差的頻率跟蹤的，這是它優(yōu)于自動頻率控制電路之處。１）鑒相器

在PLL中，鑒相器完成的是輸入?yún)⒖夹盘柵c壓控振蕩信號之間的相位差到電壓的變換。鑒相器有各種實現(xiàn)電路，在作為原理來分析時，通常使用具有正弦鑒相特性的鑒相器，它可以用模擬相乘器與低通濾波器實現(xiàn)，電路模型如圖8-11（a）所示。ur(t)與uo(t)經(jīng)過乘法器，再經(jīng)過低通濾波器濾除高頻分量，便得到低頻誤差電壓ue(t)。θe(t)為鑒相器參考信號的瞬時相位誤差，對應的正弦鑒相器數(shù)學模型如圖8-11（b）所示，它與原理框圖8-10的區(qū)別在于所處理的對象是ur(t)與uo(t)的相位差，不是原信號本身。該模型表明鑒相器具有把相位誤差轉換為誤差電壓的作用。

圖8-11正弦鑒相器的模型在上面的分析中，是假設兩個輸入信號分別為正弦和余弦形式下進行的，目的是得到正弦鑒相特性。實際上，兩者同時都用正弦或余弦表示也可以，只不過此時得到的將是余弦鑒相特性。

２）環(huán)路濾波器

環(huán)路濾波器為低通濾波器，常用的環(huán)路濾波器有RC

積分濾波器、RC比例積分濾波器和有源比例積分濾波器，對應的電路分別如圖8-12所示。

圖8-12正弦鑒相器的模型假定環(huán)路濾波器的電壓傳輸函數(shù)為F(p)，可得環(huán)路濾波器的數(shù)學模型如圖8-13所示。它是一個低通濾波器，其作用是抑制鑒相器輸出電壓中的高頻分量及干擾雜波，而讓鑒相器輸出電壓中的低頻分量或直流分量順利通過，因此它也是鎖相環(huán)路中的一個基本環(huán)節(jié)。

圖8-13環(huán)路濾波器數(shù)學模型３）壓控振蕩器

壓控振蕩器是振蕩角頻率受電壓uc控制的一種振蕩器，其電路形式很多，最常見的是用變容二極管的結電容

Cj充當調諧回路中的電容而構成的振蕩電路。

在鎖相環(huán)中，壓控振蕩器受環(huán)路濾波器輸出電壓uc(t)的控制，其振蕩角頻率ωo(t)隨uc(t)而變化。一般情況下，壓控振蕩器的控制特性是非線性的，如圖8-14（a）所示，ωo(t)為壓控振蕩器的瞬時角頻率；ωo為壓控振蕩器的固有角頻率；特性曲線的斜率KV為VCO的增益或控制靈敏度，單位為rad/(s·V)。在鎖相環(huán)路中，對鑒相器起作用的不是壓控振蕩器輸出的瞬時角頻率，而是它的瞬時相位。該瞬時相位可由對ωo(t)積分獲得。壓控振蕩器在鎖相環(huán)路中實際上起了一次積分的作用，數(shù)學模型如圖8-14（b）所示?？梢姡瑝嚎卣袷幤骶哂邪央妷恨D化為相位變化的功能。

圖8-14壓控振蕩器的控制特性及數(shù)學模型

２．鎖相環(huán)路的數(shù)學模型和基本方程

將圖8-11、圖8-13和圖8-14所示三個基本環(huán)路部件的數(shù)學模型按照圖8-10所示的環(huán)路連接起來，就組成了圖8-15所示的鎖相環(huán)路數(shù)學模型。

圖8-15鎖相環(huán)路的數(shù)學模型

(8-2)

(8-3)式中：pθe(t)稱為瞬時角頻差，表示壓控振蕩器瞬時角頻率偏離輸入?yún)⒖夹盘柦穷l率ωr的數(shù)值；KVF(p)Kesin

θe(t)稱為控制角頻差，表示壓控振蕩器在uc(t)＝F(p)Kesin

θe(t)的

作用下，振蕩角頻率ωo(t)偏離振蕩器固有角頻率ωo的數(shù)值；pθ1(t)稱為固有角頻差，表示輸入?yún)⒖夹盘柦穷l率ωr偏離ωo的數(shù)值?？梢姡剑?-3）完整地描述了環(huán)路閉合后所發(fā)生的控制過程，可表示為

如果固有角頻差不變，環(huán)路閉合后，由于環(huán)路的自動調整作用，控制角頻差不斷增大，而瞬時角頻差不斷減小，最終達到控制角頻差等于固有角頻差、瞬時角頻差等于零情況下的環(huán)路鎖定狀態(tài)。

３．鎖相環(huán)路的自動調節(jié)過程

由于式（8-3）表示的是一個非線性的微分方程，對它求解比較困難，因此，只能對鎖相環(huán)路的工作過程進行定性分析。

鎖相環(huán)路有鎖定和失鎖狀態(tài)兩個狀態(tài)，在這兩個狀態(tài)之間的轉變存在兩個動態(tài)過程，分別稱為跟蹤與捕捉。

１）鎖定和失鎖狀態(tài)

在環(huán)路的作用下，當控制角頻差逐漸趨于固有角頻差時，瞬時角頻差趨于零，即

(8-4)此時θe(t)為一固定值，不再變化。如果這種狀態(tài)一直保持下去，就可以認為鎖相環(huán)路進入了鎖定狀態(tài)。在鎖定狀態(tài)，ωo(t)＝ωr。

當瞬時角頻差總不為零時的狀態(tài)稱為失鎖狀態(tài)。

２）環(huán)路跟蹤過程

在環(huán)路鎖定的前提下，如果由于某種原因使得輸入?yún)⒖夹盘柕念l率或相位在一定的范圍內以一定的速率發(fā)生變化，輸出信號的頻率或相位以同樣的規(guī)律跟隨變化，這一過程叫做跟蹤過程或同步過程。在跟蹤過程中，能夠維持環(huán)路鎖定所允許的輸入信號頻率偏移的最大值稱為同步帶或跟蹤帶，也叫做同步范圍或鎖定范圍。當輸入?yún)⒖夹盘柕念l率偏移超出同步帶，環(huán)路進入失鎖狀態(tài)。３）環(huán)路捕捉過程

跟蹤過程是在假設環(huán)路鎖定的前提下來分析的。在實際情況中，環(huán)路在開始時往往是失鎖的。但由于環(huán)路的作用，使壓控振蕩器的頻率逐漸向輸入?yún)⒖夹盘柕念l率靠近，靠近到一定程度后，環(huán)路進入鎖定狀態(tài)，這一過程叫做捕捉過程。在捕捉過程中，環(huán)路能夠由失鎖進入鎖定所允許輸入信號頻率偏移的最大值叫做捕捉帶或捕捉范圍。

跟蹤和捕捉是鎖相環(huán)路兩種不同的自動調節(jié)過程。捕捉帶不等于同步帶，且前者小于后者。

４．鎖相環(huán)路的主要特點

鎖相環(huán)路有如下特點：

（１）鎖定特性。鎖相環(huán)路鎖定時，壓控振蕩器的輸出頻率等于輸入?yún)⒖夹盘柕念l率（ωo＝ωr）。說明鎖相環(huán)路是利用相位差來產(chǎn)生誤差電壓，鎖定時只有剩余相位差，沒有剩余頻差。

（２）跟蹤特性。環(huán)路鎖定后，當輸入?yún)⒖夹盘柕念l率在一定范圍內變化時，鎖相環(huán)路的輸出信號頻率能夠精確地跟蹤其變化。（３）窄帶濾波特性。當壓控振蕩器的輸出頻率鎖定在輸入?yún)⒖夹盘栴l率上時，位于信號頻率附近的干擾成分將以低頻干擾信號的形式進入鎖相環(huán)路，通過其中的環(huán)路濾波器，能夠將絕大部分干擾濾除，獲得良好的窄帶濾波特性。

（４）易于集成化。組成環(huán)路的基本部件易于集成化。環(huán)路集成化可減小體積、降低成本及提高可靠性，更主要的是減小了調整的難度。

二、鎖相環(huán)路的應用

１．鎖相調頻電路

在普通的直接調頻電路中，振蕩器的中心頻率穩(wěn)定度較差，而采用晶體振蕩器的調頻電路其調頻范圍又太窄。解決的方法是采用鎖相環(huán)路組成的調頻電路，如圖8-16所示，它能夠得到中心頻率穩(wěn)定性高、頻偏大的調頻信號。圖8-16鎖相調頻電路原理框圖實現(xiàn)鎖相調制的條件是：除了調頻信號的頻譜要處于低通濾波器的通帶之外，并且調制指數(shù)不能太大，這樣調制信號在鎖相環(huán)路內不能形成交流反饋，對環(huán)路無影響；鎖相環(huán)路只對VCO中心頻率不穩(wěn)定所引起的頻率變化（處于環(huán)路濾波器通帶內）起作用。當環(huán)路鎖定后，VCO的中心頻率鎖定在晶振頻率上，同時調制信號加在VCO

上，對中心頻率進行調制。若將調制信號經(jīng)過微分電路送入壓控振蕩器，環(huán)路輸出的就是調相信號。

２．鎖相鑒頻電路

鎖相鑒頻電路原理框圖如圖8-17所示。調頻信號輸入給鑒相器，當環(huán)路鎖定后，壓控振蕩器的振蕩頻率就能夠跟隨輸入調頻波瞬時頻率的變化而變化。只要壓控振蕩器的控制特性是線性的，那么控制壓控振蕩器的控制電壓uc(t)與輸入調頻波具有相同的調制特性，也就是說從環(huán)路濾波器取出的電壓uc(t)就是解調信號。

實現(xiàn)鎖相鑒頻電路的條件是環(huán)路濾波器的通帶足夠寬，使鑒相器的輸出電壓順利通過。當輸入信號的頻率變化時，環(huán)路濾波器輸出一個控制電壓，迫使VCO能精確地跟蹤輸入調頻信號的瞬時頻率變化，產(chǎn)生具有相同調制規(guī)律的解調信號。圖8-17鎖相鑒頻電路原理框圖

３．鎖相倍頻電路

鎖相倍頻電路原理框圖如圖8-18所示，它是在鎖相環(huán)路的反饋通道上插入了分頻器。當環(huán)路鎖定后，鑒相器的輸入信號頻率ωi與壓控振蕩器經(jīng)分頻器反饋到鑒相器的信號角頻率ωN＝ωo/N相等，即ωi＝ωN

＝ωo/N

，則有ωo＝Nωi，實現(xiàn)了倍頻。若采用具有高分頻次數(shù)的可變數(shù)字分頻器，則鎖相倍頻電路可做成高倍頻次數(shù)的可變倍頻器。

圖8-18鎖相倍頻電路原理框圖

４．鎖相分頻電路

鎖相分頻電路在原理上與鎖相倍頻電路相似，它是在鎖相環(huán)路的反饋通道上插入了倍頻器，如圖8-19所示。當環(huán)路鎖定后，鑒相器的兩個輸入信號頻率相等，即ωi＝Nωo，從而實現(xiàn)了ωo＝ωi/N的分頻作用。

圖8-19鎖相分頻電路原理框圖

圖8-20鎖相混頻電路原理框圖

６．頻率合成器

頻率合成器是利用一個（或幾個）標準信號源的頻率來產(chǎn)生一系列所需頻率。鎖相環(huán)路加上一些輔助電路后，就能容易地對一個標準頻率進行加、減、乘、除運算而產(chǎn)生所需的信號頻率。目前DDS是最流行頻率合成器，它是直接數(shù)字式頻率合成器（DirectDigitalSynthesizer）的英文縮寫。與傳統(tǒng)的頻率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、體積小、重量輕、高分辨率、快速轉換時間、相位連續(xù)、相位噪聲低、可以產(chǎn)生任意波形和全數(shù)字化實現(xiàn)等優(yōu)點，DDS廣泛使用在電信與電子儀器領域，是實現(xiàn)設備全數(shù)字化的一個關鍵技術。

圖8-21給出了一個單環(huán)頻率合成器的基本組成，它是在基本鎖相環(huán)路的反饋通道中插入了分頻器。由石英晶體振蕩器產(chǎn)生一高穩(wěn)定度的標準頻率源fs，經(jīng)參考（前置）分頻器進行分頻后得到參考頻率fr＝fs/M，送到鑒相器的一個輸入端；同時壓控振蕩器經(jīng)可變分頻器得到的頻率

fo/N也反饋到鑒相器的另一輸入端。當環(huán)路鎖相時，輸入到鑒相器的兩個信號頻率相等，即fs/M＝fo/N，進而得到：

這說明環(huán)路的輸出頻率fo為輸入?yún)⒖碱l率fr的N倍，實際上就是鎖相倍頻器。改變可變分頻次數(shù)N就可以得到不同頻率的信號輸出。fr為各輸出信號頻率之間的頻率間隔，即為頻率合成器的頻率分辨率。(8-5)圖8-21單環(huán)頻率合成器的基本組成框圖顯然，設計頻率合成器的關鍵在于確定參考分頻器M

和可變分頻器N，在選定標準頻率源fs后通常分兩步進行：首先是由給定的頻率間隔求出參考（前置）分頻器的分頻比M；其次是由輸出頻率范圍確定可變分頻比N

。

為了減小頻率間隔而又不降低參考頻率fr，可采用多環(huán)構成的頻率合成器。在此以例題的方式加以說明。例8-1三環(huán)頻率合成器如圖8-22所示。若取fr＝100kHz，M＝10，N1＝10~109，N2＝2~20，試求輸出頻率范圍和頻率間隔。

圖8-22

例8.4.1解它由三個鎖相環(huán)路組成，環(huán)路1和環(huán)路2為單環(huán)頻率合成器，環(huán)路3內含取差頻輸出的混頻器，稱為混頻環(huán)。

環(huán)路１鎖定時，由