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锁相环的原理及应用详细资料说明
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锁相环（PLL）电路存在于各种高频应用中，从简单的时钟净化电路到用于高性能无线电通信链路的本振（LO），以及矢量网络分析仪（VNA）中的超快开关频率合成器。锁相环是一种反馈系统，其中电压控制振荡器和相位比较器 相互连接，使得振荡器频率（相位）可以准确跟踪施加的频率 或相位调制信号的频率。锁相环可用来从固定的低频信号生 成稳定的输出频率信号。首批锁相环由法国工程师 de Bellescize 在 20 世纪 30 年代初实现。然而，直到 20 世纪 60 年代中期，集 成式 PLL 成为一种成本相对较低的元件之后，锁相环才得到 市场的广泛认可。
1．锁相环的基本组成
许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL，Phase-Locked Loop）。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。锁相环通常由鉴相器（PD，Phase Detector）、环路滤波器（LF，Loop Filter）和压控振荡器（VCO，Voltage Controlled Oscillator）三部分组成，锁相环组成的原理框图如图 8-4-1 所示。锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成 uD（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压 uC（t），对振荡器输出信号的频率实施控制。
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