【圖】集成鎖相環簡介
(2016/4/10 0:01:00)
集成鎖相環簡介
集成鎖相環簡介
目前利用線性集成電路技術，可以方便、經濟的把鎖相環制成單片形式。單片集成鎖相環是將鎖相環路的重要部件鑒相器、壓控振蕩
器以及某些特殊的器件，集成在同一基片上。
4 . 6 . 1 集成鑒相器
鑒相器是鎖相環路三個最基本的部件之一，用來比較輸入信號與壓控振蕩器輸出信號的瞬時相位，產生一個相應于兩信號相位差的誤差電壓輸出，在鎖相環路中，它完成相位差一一電壓的變換作用。在不同用途中，對鑒相器的要求主要有：
1 、鑒相特性形狀；
2 、鑒相特性斜率和鑒相靈敏度；
3 、最高工作頻率；
4 、對輸入信號的泄漏；
5 、鑒相器的門限；
6 、鑒相能力；
鑒相器的具體線路很多，考慮到宜于集成化，單片集成鑒相器主要有：
1 、相乘鑒相器：包括雙平衡差分模擬相乘器和電流比率（線性化）模擬相乘器等；
2 、門鑒相器：包括或門，異或門，與非門，或非門和異或非門等； 3 、數字式鑒相器：包括觸發器型鑒相器和電壓型、電流型數字式鑒相器等。
下面介紹一下常用的鑒相器一一門鑒相器。隨著數字鎖相環的發展，現在的鎖相環路中的鑒相器基本上都是門電路或觸發器電路實現
的。門電路常見的有或門和異或門；觸發器有 D 觸發器， RS 觸發器等。現在的鑒相器均有鑒頻鑒相功能，其鑒頻鑒相特性如圖 4 . 14 所示。
圖 4 . 14 鑒頻鑒相特性
圖 4 ．15是一個典型的鑒頻一鑒相電路：
圖 4 ．15典型的鑒頻鑒相電路
數字鑒相器 I 是一個鑒頻鑒一相器。它由九個 TTL 與非門組成， 2 , 3 門和 5 , 6 門分別構成兩個 RS 觸發器，上下兩部分電路完全對稱。 8 門或 9 門輸出寬度正比于兩鑒相信號相差和頻差的開關信號。鑒相器II由兩個 TTL 與非門 10 , 11 和一個反向器組成。在環路中，它通常用于正交鎖定或鎖定指示器。
集成鎖相環簡介
目前利用線性集成電路技術，可以方便、經濟的把鎖相環制成單片形式。單片集成鎖相環是將鎖相環路的重要部件鑒相器、壓控振蕩
器以及某些特殊的器件，集成在同一基片上。
4 . 6 . 1 集成鑒相器
鑒相器是鎖相環路三個最基本的部件之一，用來比較輸入信號與壓控振蕩器輸出信號的瞬時相位，產生一個相應于兩信號相位差的誤差電壓輸出，在鎖相環路中，它完成相位差一一電壓的變換作用。在不同用途中，對鑒相器的要求主要有：
1 、鑒相特性形狀；
2 、鑒相特性斜率和鑒相靈敏度；
3 、最高工作頻率；
4 、對輸入信號的泄漏；
5 、鑒相器的門限；
6 、鑒相能力；
鑒相器的具體線路很多，考慮到宜于集成化，單片集成鑒相器主要有：
1 、相乘鑒相器：包括雙平衡差分模擬相乘器和電流比率（線性化）模擬相乘器等；
2 、門鑒相器：包括或門，異或門，與非門，或非門和異或非門等； 3 、數字式鑒相器：包括觸發器型鑒相器和電壓型、電流型數字式鑒相器等。
下面介紹一下常用的鑒相器一一門鑒相器。隨著數字鎖相環的發展，現在的鎖相環路中的鑒相器基本上都是門電路或觸發器電路實現
的。門電路常見的有或門和異或門；觸發器有 D 觸發器， RS 觸發器等。現在的鑒相器均有鑒頻鑒相功能，其鑒頻鑒相特性如圖 4 . 14 所示。
圖 4 . 14 鑒頻鑒相特性
圖 4 ．15是一個典型的鑒頻一鑒相電路：
圖 4 ．15典型的鑒頻鑒相電路
數字鑒相器 I 是一個鑒頻鑒一相器。它由九個 TTL 與非門組成， 2 , 3 門和 5 , 6 門分別構成兩個 RS 觸發器，上下兩部分電路完全對稱。 8 門或 9 門輸出寬度正比于兩鑒相信號相差和頻差的開關信號。鑒相器II由兩個 TTL 與非門 10 , 11 和一個反向器組成。在環路中，它通常用于正交鎖定或鎖定指示器。
4 . 6 . 2 集成壓控振蕩器
壓控振蕩器的作用是完成電壓與頻率的變換，壓控振蕩器主要有以下一些指標：
1 、控制靈敏度：指單位電壓引起的頻率變化量；
2 、線性度：指輸入控制電壓與輸出振蕩頻率的控制特性偏離直線的程度；
3 、線性范圍：指電壓一頻率控制保持線性的控制電壓范圍；
4 、最大頻偏：即最大控制電壓作用下的最大頻偏量；
5 、最高工作頻率；
6 、頻率穩定度：指振蕩頻率隨各種因素（如環境溫度、電源電壓等）變化的情況，包含短期穩定性和長期穩定度
7 、頻譜純度：包括相位噪聲與各種雜散；
8 、調制帶寬：指控制電壓頻率的上限。
目前大量集成的壓控振蕩器的產品，主要有：
1 、晶體壓控振蕩器（ VCXO ) ;
2 、LC 壓控振蕩器（ LCVCO ) ;
3 、壓控多諧振蕩器（ VCM ）。
晶體振蕩器頻率穩定度最高，但是它的頻率控制范圍小，控制特性的線性最差，控制靈敏度也最低。壓控多諧振蕩器盡管頻率穩定度最差，且只能產生方波，但它可控范圍最大、線性度最好，控制靈敏度最高。 LC 壓控振蕩器的性能介于兩者之間。振蕩器特性在手冊的振蕩器部分已經詳細，這里不再贅述。
4 . 7 鎖相環路應用
4 . 7 . 1 鎖相環路的基本特性
鎖相環路處于正常工作狀態（“鎖定”或“跟蹤”）時，它具有如下一些特性：
4 . 7 . 1 . 1 鎖定特性
環路對輸入的固定頻率鎖定以后，兩信號的頻差為零，只有一個很小的穩態剩余相差。由于鎖相環路具有可以實現理想的頻率鎖定這
一特性，使它在自動頻率控制和頻率合成技術等方面獲得了廣泛的應用。
4 . 7 . 1 . 2 載波跟蹤特性
環路能跟蹤輸入信號頻率載波的慢變化，即使輸入信號暫時消失，輸出信號也能保持對輸入信號的鎖定。這一特性通常用于對信號的
提取和提純。
4 . 7 . 1 . 3 調制跟蹤特性
環路能跟蹤輸入信號變化（如寬帶調頻信號的瞬時頻率等），所以環路具有調制跟蹤特性。
4 . 7 . 2 鎖相環在通訊中的應用
現代通訊技術廣泛的使用鎖相環路。主要有：
1 、解調技術
2 、調制技術
3 、穩頻技術
4 、微波技術
5 、自動調諧跟蹤
6 、鎖相式頻率合成技術
7 、數字式鎖相解調
8 、數字式位同步器
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