83 锁相环路.ppt

§8-3 锁相环路;自动增益、频率控制电路;uC(t);包括三个主要的部分：1)鉴相器（PD）； 2)环路滤波器（LF）； 3)压控振荡器（VCO）。;此时输入到鉴相器的电压ui(t)和uo(t)之间相位差变动,并输出一与相位差成比例的误差电压uD(t) →该电压经环路滤波器（实际为低通滤波器）取出直流或低频分量uC(t)作为控制电压（uC(t)随相位差而变化）加到压控振荡器上→压控振荡器频率不断改变→ui(t)和uo(t)之间的相位差减小，最终二者相位被“锁定”且频率相等，此时我们称环路处于锁定状态。;;;环路滤波器分类——1）简单RC积分滤波器； 2）无源RC比例积分滤波器； 3）有源比例积分滤波器，;3. 压控振荡器 ——是一种瞬时振荡角频率受控制电压uC(t)控制的振荡器， 也就是一种电压—频率变换器。 VCO特性曲线——振荡角频率随控制电压uC(t)变化的曲线。一般 为非线性曲线， 压控振荡器的控制特性及其电 路模型如图所示。; 锁相环路的相位模型如下图所示。 它明确地表示了锁相环路的相位反馈调节关系 ; 1. 捕捉过程 ——是锁相环路由起始的失锁状态进入锁定状态的过程。 捕捉带（ΔωP）——能够由失锁进入锁定所允许的输入信号角频 率ωi偏离?r的最大值|Δωi|(最大固有角频 差) 捕捉时间（τP）——捕捉过程所需要的时间。 当未加ui(t)时，VCO上没有控制电压，振荡角频率为?r。 当加入恒定ωi的输入时→产生固有角频差Δωi= ωi-?r，同时形 成瞬时相差φe(t) = =Δωi t→鉴相器输出误差电压 uD(t) = KdsinΔωi t。 显然，uD(t)是频率为Δωi的差拍电压。; (1) Δωi较小：这时由于Δωi在环路滤波器的通频带内，uD(t)的 基波分量能够顺利通过环路滤波器加到VCO 上，控制VCO的振荡频率向输入信号频率的方向 偏移，直到?o=ωi，环路进入锁定状态。 (2) Δωi较大：这时Δωi超出环路滤波器的通频带，但仍在捕捉 频带内。这时uD(t)通过环路滤波器有较大衰减， 使控制电压uC(t)很小， ?o(t)不能立即变化到ωi。 经过多个差拍(ωi-?o)周期，VCO振荡频率?o(t)的 平均值逐步靠近ωi，最终?o(t) =ωi，环路锁定。 频率牵引：通常将?o(t)的平均值逐步靠近ωi的现象。它是 使捕捉时间变长的主要原因。 (3) Δωi很大：Δωi远远大于环路滤波器的通频带和捕捉频带。 这时鉴相器输出的电压uD(t)不能通过环路滤波 器，滤波器的输出为零或保持不变，VCO的输出 频率也保持不变，环路处于失锁状态。; 2. 跟踪过程 跟踪过程——已锁定的环路，若ωi（或?o）发生变化时，则 VCO振荡角频率?o跟踪ωi而变化，维持?o=ωi 的锁定状态，这个过程就是跟踪过程。 跟踪带（ΔωH）——维持环路锁