模拟锁相环路一般原理介绍
模拟锁相环路一般原理介绍

4 . LI组成锁相环路是一个闭环的相位控制系统，他的基本构成如图 4 . 1 所示。这个负反馈系统是由鉴相器（ PD ）、环路滤波

器（ LF ）和电压控制振荡器（ vco ）三个基本部件组成的。下面分别介绍基本部件在环路中的作用。



环路滤波器具有低通特性，它可以起到低通滤波器的作用，更重要的是它对环路参数调整起着决定性的作用。环路滤波器是一个线性

电路，常用的环路滤波器有 RC 积分滤波器、无源比例积分滤波器和有源比例积分滤波器三种。

1 、 RC 积分滤波器



2 、无源比例积分滤波器






3 、有源比例积分滤波器



压控振荡器是一个电压～频率变换装置，在环路中作为被控振荡器，它的频率随振荡器输入控制电压 U ( t ）线性变化，即：



在分析环路某些性能时，如果环路中产生的相位差不大，则可以近似的把环路作为线性系统分析。环路参数分析锁相环路对固定频率的输入信号锁定时，工作在稳定工作点附近，有一个不大的稳态相差，在弱干扰和噪声的作用下，情况也是这样。在这种条件下，环路工作方程中的sin0e可以近似为0e，于是环路方程变成线性微分方程。










有源比例积分滤波器传递函数：



2 、无源比例积分滤波器环路：



3 、有源比例积分滤波器环路






环路稳定性

由于锁相环是一种反馈系统，这种系统就存在有不稳定的可能性。假设外来的干扰，使环路的相位偏离了原来的平衡状态，如果干扰

消失后，环路仍然恢复到原来的平衡状态，则环路是稳定的，反之，环路是不稳定的。锁相环是一个非线性系统，非线性系统平衡状态的稳定性不仅与系统本身的参数有关，而且与外加干扰强度有关。对于锁相环路，强干扰作用，会使环路失锁，进入“捕捉状态”。所以这里的稳定性，指“同步状态”下弱干扰的稳定性。

判断稳定性的方法常用的有：劳斯一霍尔维茨准则，奈奎斯特准则，伯德准则和根轨迹准则。下面主要介绍伯德准则。





图 4 . 6 稳定环路和非稳定环路德伯图



环路噪声影响

锁相环路在实际应用中不可避免的受到噪声与干扰的影响，根据环路应用场合的不同，噪声与干扰的来源与种类很多，图 4 . 7 表示

出了几种主要的噪声与干扰来源：



图 4 . 7 锁相环的噪声与干扰来源