集成锁相环简介
集成锁相环简介

目前利用线性集成电路技术，可以方便、经济的把锁相环制成单片形式。单片集成锁相环是将锁相环路的重要部件鉴相器、压控振荡

器以及某些特殊的器件，集成在同一基片上。

4 . 6 . 1 集成鉴相器

鉴相器是锁相环路三个最基本的部件之一，用来比较输入信号与压控振荡器输出信号的瞬时相位，产生一个相应于两信号相位差的误差电压输出，在锁相环路中，它完成相位差一一电压的变换作用。在不同用途中，对鉴相器的要求主要有：

1 、鉴相特性形状；

2 、鉴相特性斜率和鉴相灵敏度；

3 、最高工作频率；

4 、对输入信号的泄漏；

5 、鉴相器的门限；

6 、鉴相能力；

鉴相器的具体线路很多，考虑到宜于集成化，单片集成鉴相器主要有：

1 、相乘鉴相器：包括双平衡差分模拟相乘器和电流比率（线性化）模拟相乘器等；

2 、门鉴相器：包括或门，异或门，与非门，或非门和异或非门等； 3 、数字式鉴相器：包括触发器型鉴相器和电压型、电流型数字式鉴相器等。

下面介绍一下常用的鉴相器一一门鉴相器。随着数字锁相环的发展，现在的锁相环路中的鉴相器基本上都是门电路或触发器电路实现

的。门电路常见的有或门和异或门；触发器有 D 触发器， RS 触发器等。现在的鉴相器均有鉴频鉴相功能，其鉴频鉴相特性如图 4 . 14 所示。



图 4 . 14 鉴频鉴相特性

图 4 ．15是一个典型的鉴频一鉴相电路：



图 4 ．15典型的鉴频鉴相电路

数字鉴相器 I 是一个鉴频鉴一相器。它由九个 TTL 与非门组成， 2 , 3 门和 5 , 6 门分别构成两个 RS 触发器，上下两部分电路完全对称。 8 门或 9 门输出宽度正比于两鉴相信号相差和频差的开关信号。鉴相器II由两个 TTL 与非门 10 , 11 和一个反向器组成。在环路中，它通常用于正交锁定或锁定指示器。

4 . 6 . 2 集成压控振荡器

压控振荡器的作用是完成电压与频率的变换，压控振荡器主要有以下一些指标：

1 、控制灵敏度：指单位电压引起的频率变化量；

2 、线性度：指输入控制电压与输出振荡频率的控制特性偏离直线的程度；

3 、线性范围：指电压一频率控制保持线性的控制电压范围；

4 、最大频偏：即最大控制电压作用下的最大频偏量；

5 、最高工作频率；

6 、频率稳定度：指振荡频率随各种因素（如环境温度、电源电压等）变化的情况，包含短期稳定性和长期稳定度

7 、频谱纯度：包括相位噪声与各种杂散；

8 、调制带宽：指控制电压频率的上限。

目前大量集成的压控振荡器的产品，主要有：

1 、晶体压控振荡器（ VCXO ) ;

2 、LC 压控振荡器（ LCVCO ) ;

3 、压控多谐振荡器（ VCM ）。

晶体振荡器频率稳定度最高，但是它的频率控制范围小，控制特性的线性最差，控制灵敏度也最低。压控多谐振荡器尽管频率稳定度最差，且只能产生方波，但它可控范围最大、线性度最好，控制灵敏度最高。 LC 压控振荡器的性能介于两者之间。振荡器特性在手册的振荡器部分已经详细，这里不再赘述。




4 . 7 锁相环路应用

4 . 7 . 1 锁相环路的基本特性

锁相环路处于正常工作状态（“锁定”或“跟踪”）时，它具有如下一些特性：

4 . 7 . 1 . 1 锁定特性

环路对输入的固定频率锁定以后，两信号的频差为零，只有一个很小的稳态剩余相差。由于锁相环路具有可以实现理想的频率锁定这

一特性，使它在自动频率控制和频率合成技术等方面获得了广泛的应用。

4 . 7 . 1 . 2 载波跟踪特性

环路能跟踪输入信号频率载波的慢变化，即使输入信号暂时消失，输出信号也能保持对输入信号的锁定。这一特性通常用于对信号的

提取和提纯。

4 . 7 . 1 . 3 调制跟踪特性

环路能跟踪输入信号变化（如宽带调频信号的瞬时频率等），所以环路具有调制跟踪特性。

4 . 7 . 2 锁相环在通讯中的应用

现代通讯技术广泛的使用锁相环路。主要有：

1 、解调技术

2 、调制技术

3 、稳频技术

4 、微波技术

5 、自动调谐跟踪

6 、锁相式频率合成技术

7 、数字式锁相解调

8 、数字式位同步器