鎖相環(huán)pll原理與應(yīng)用(已修改)
2025-10-28 10:00 本頁(yè)面
【正文】 鎖相環(huán) PLL原理與應(yīng)用 第一部分：鎖相環(huán)基本原理 一、鎖相環(huán)基本組成 二、鑒相器（ PD） 三、壓控振蕩器（ VCO） 四、環(huán)路濾波器（ LPF） 五、固有頻率 ωn和阻尼系數(shù) ? 的物 理意義 六、同步帶和捕捉帶 ?第二部分：鎖相環(huán)實(shí)驗(yàn) ?實(shí)驗(yàn)一、 PLL參數(shù)測(cè)試 ?一、壓控靈敏度 KO的測(cè)量 ?二、鑒相靈敏度 Kd的測(cè)量 ?三、環(huán)路開(kāi)環(huán)增益（ KH）的測(cè)量 ?四、同步帶和捕捉帶的測(cè)量 ?五、 ωn、 ξ的測(cè)量 實(shí)驗(yàn)二、 PLL應(yīng)用實(shí)驗(yàn) ?一、 PLL頻率合成器實(shí)驗(yàn) ?二、 PLL調(diào)頻（ FM）解調(diào) ?三、鎖相式雙音多頻信號(hào)（ DTMF）解碼器 ?四、 PLL 數(shù)字調(diào)諧實(shí)驗(yàn) ?五、設(shè)計(jì) 5 / 6分頻器 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? ?通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，使大家對(duì)由模擬電路、數(shù)字電路組成的硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電路的搭接、故障的分析判斷、故障的排除得到一次鍛煉。 第一部分：鎖相環(huán)基本原理（ P1） ? 一、鎖相環(huán)基本組成 ? 一個(gè)典型的鎖相環(huán)（ PLL）系統(tǒng)，是由鑒相器（ PD），壓控蕩器（ VCO）和低通濾波器（ LPF）三個(gè)基本電路組成 V VPD LPF VCOUiUoUd = Kd (θi–θo) UF = Ud F（ s） FOo UKdtd ??? 二．鑒相器（ PD） ? Ud = Kd *?θ ? Kd 為鑒相靈敏度 ? ? 三．壓控振蕩器（ VCO） （ P2） ? ωo（ t） = ωom + K0 UF（ t） ? K0——VCO控制特性曲線的斜率，常稱為 VCO的控制靈敏度，或稱壓控靈敏度。 四、環(huán)路濾波器，這里僅討論無(wú)源比例積分濾波器 ? 其傳遞函數(shù)為： ? 式中： τ1 = R1 C ? τ2 = R2 C 1)(1)()()(212????????sssUsUsKiOFR1R2CUiUo? 當(dāng)鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)時(shí)， 鑒相器（ PD）的兩輸入端一定是兩個(gè)頻率完全一樣但有一定相位差的信號(hào) 。如果它們的頻率不同，則在壓控振蕩器（ VCO）的輸入端一定會(huì)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)使壓控振蕩器的振蕩頻率發(fā)生變化，最終使鑒相器（ PD）的兩輸入信號(hào)（一個(gè)是鎖相環(huán)的輸入信號(hào)Vi, 一個(gè)是壓控振蕩器的輸出信號(hào) Vo）的頻率完全一樣，則環(huán)路系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。 五、系統(tǒng)的固有頻率 ωn和阻尼系數(shù)? 的物理意義 （ P3） ? 一個(gè)ＲＬＣ串聯(lián)電路，當(dāng)輸入端加一個(gè)階躍電壓時(shí)，輸出端電壓變化有三種可能 RCLVi Vo欠阻尼過(guò)阻尼臨界阻尼t(yī)Vo當(dāng)鎖相環(huán)的輸入信號(hào)的相位有一個(gè)階躍跳變時(shí)，輸出信號(hào)相位的變化也有三種情況 欠阻尼過(guò)阻尼臨界阻尼t(yī)QoViVoωn、 ξ就是指欠阻尼振蕩時(shí)的振蕩頻率和和阻尼系數(shù) 六、鎖相環(huán)的同步和捕捉 ? 同步狀態(tài)：鎖相環(huán)的輸出頻率（或VCO的頻率） ωo能跟蹤輸入頻率ωi的工作狀態(tài)，稱為同步狀態(tài)（或鎖定狀態(tài)），在同步狀態(tài)下，始終有 ωo = ωi。這時(shí)如果用示波器觀察 Vi與 Vo,即使單路觸發(fā)，兩個(gè)波形都是清晰穩(wěn)定的。 ?同步帶 ：在鎖相環(huán)保持同步的條件下，輸入頻率 ωi的最大變化范圍，稱為同步帶寬，用?ωH 表示。超出此范圍，環(huán)路則失鎖。 ViVo捕捉帶 ? 失鎖時(shí)， ωo?ωi，如果從兩個(gè)方向設(shè)法改變 ωi，使 ωi向 ωo靠攏，進(jìn)而使 ?ωo =（ ωi－ ωo） ?，當(dāng) ?ωo小到某一數(shù)值時(shí)，環(huán)路則從失鎖進(jìn)入鎖定狀態(tài)。這個(gè)使 PLL經(jīng)過(guò)頻率牽引最終導(dǎo)致入鎖的頻率范圍稱為捕捉帶 ?ωp。 同步帶 ?ωH，捕捉帶 ?ωp 和 VCO 中心頻率 ωo的 關(guān)系 06040656VPHo實(shí)驗(yàn)原理及步驟 P（ 4） ? CD4046原理圖 A1PD1PD2VCOA2+14346711125816213910151UiVCC4046實(shí)驗(yàn)一、 PLL參數(shù)測(cè)試（ P5） ? 一、壓控靈敏度 KO的測(cè)量 1 2 3 4 5 6 7 89101112131415169V9V
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