【圖】模擬鎖相環路一般原理介紹
(2023/5/17 7:00:00)
模擬鎖相環路一般原理介紹
模擬鎖相環路一般原理介紹
4 . LI組成鎖相環路是一個閉環的相位控制系統，他的基本構成如圖 4 . 1 所示。這個負反饋系統是由鑒相器（ PD ）、環路濾波
器（ LF ）和電壓控制振蕩器（ vco ）三個基本部件組成的。下面分別介紹基本部件在環路中的作用。
環路濾波器具有低通特性，它可以起到低通濾波器的作用，更重要的是它對環路參數調整起著決定性的作用。環路濾波器是一個線性
電路，常用的環路濾波器有 RC 積分濾波器、無源比例積分濾波器和有源比例積分濾波器三種。
1 、 RC 積分濾波器
2 、無源比例積分濾波器
3 、有源比例積分濾波器
壓控振蕩器是一個電壓～頻率變換裝置，在環路中作為被控振蕩器，它的頻率隨振蕩器輸入控制電壓 U ( t ）線性變化，即：
在分析環路某些性能時，如果環路中產生的相位差不大，則可以近似的把環路作為線性系統分析。環路參數分析鎖相環路對固定頻率的輸入信號鎖定時，工作在穩定工作點附近，有一個不大的穩態相差，在弱干擾和噪聲的作用下，情況也是這樣。在這種條件下，環路工作方程中的sin0e可以近似為0e，于是環路方程變成線性微分方程。
有源比例積分濾波器傳遞函數：
2 、無源比例積分濾波器環路：
3 、有源比例積分濾波器環路
環路穩定性
由于鎖相環是一種反饋系統，這種系統就存在有不穩定的可能性。假設外來的干擾，使環路的相位偏離了原來的平衡狀態，如果干擾
消失后，環路仍然恢復到原來的平衡狀態，則環路是穩定的，反之，環路是不穩定的。鎖相環是一個非線性系統，非線性系統平衡狀態的穩定性不僅與系統本身的參數有關，而且與外加干擾強度有關。對于鎖相環路，強干擾作用，會使環路失鎖，進入“捕捉狀態”。所以這里的穩定性，指“同步狀態”下弱干擾的穩定性。
判斷穩定性的方法常用的有：勞斯一霍爾維茨準則，奈奎斯特準則，伯德準則和根軌跡準則。下面主要介紹伯德準則。
圖 4 . 6 穩定環路和非穩定環路德伯圖
環路噪聲影響
鎖相環路在實際應用中不可避免的受到噪聲與干擾的影響，根據環路應用場合的不同，噪聲與干擾的來源與種類很多，圖 4 . 7 表示
出了幾種主要的噪聲與干擾來源：
圖 4 . 7 鎖相環的噪聲與干擾來源
模擬鎖相環路一般原理介紹
4 . LI組成鎖相環路是一個閉環的相位控制系統，他的基本構成如圖 4 . 1 所示。這個負反饋系統是由鑒相器（ PD ）、環路濾波
器（ LF ）和電壓控制振蕩器（ vco ）三個基本部件組成的。下面分別介紹基本部件在環路中的作用。
環路濾波器具有低通特性，它可以起到低通濾波器的作用，更重要的是它對環路參數調整起著決定性的作用。環路濾波器是一個線性
電路，常用的環路濾波器有 RC 積分濾波器、無源比例積分濾波器和有源比例積分濾波器三種。
1 、 RC 積分濾波器
2 、無源比例積分濾波器
3 、有源比例積分濾波器
壓控振蕩器是一個電壓～頻率變換裝置，在環路中作為被控振蕩器，它的頻率隨振蕩器輸入控制電壓 U ( t ）線性變化，即：
在分析環路某些性能時，如果環路中產生的相位差不大，則可以近似的把環路作為線性系統分析。環路參數分析鎖相環路對固定頻率的輸入信號鎖定時，工作在穩定工作點附近，有一個不大的穩態相差，在弱干擾和噪聲的作用下，情況也是這樣。在這種條件下，環路工作方程中的sin0e可以近似為0e，于是環路方程變成線性微分方程。
有源比例積分濾波器傳遞函數：
2 、無源比例積分濾波器環路：
3 、有源比例積分濾波器環路
環路穩定性
由于鎖相環是一種反饋系統，這種系統就存在有不穩定的可能性。假設外來的干擾，使環路的相位偏離了原來的平衡狀態，如果干擾
消失后，環路仍然恢復到原來的平衡狀態，則環路是穩定的，反之，環路是不穩定的。鎖相環是一個非線性系統，非線性系統平衡狀態的穩定性不僅與系統本身的參數有關，而且與外加干擾強度有關。對于鎖相環路，強干擾作用，會使環路失鎖，進入“捕捉狀態”。所以這里的穩定性，指“同步狀態”下弱干擾的穩定性。
判斷穩定性的方法常用的有：勞斯一霍爾維茨準則，奈奎斯特準則，伯德準則和根軌跡準則。下面主要介紹伯德準則。
圖 4 . 6 穩定環路和非穩定環路德伯圖
環路噪聲影響
鎖相環路在實際應用中不可避免的受到噪聲與干擾的影響，根據環路應用場合的不同，噪聲與干擾的來源與種類很多，圖 4 . 7 表示
出了幾種主要的噪聲與干擾來源：
圖 4 . 7 鎖相環的噪聲與干擾來源
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