锁相环电路设计的解决方案 锁相环的基本构成和主要应用

锁相环接收一个它所锁定的信号，然后可以从其内部的VCO输出这个信号。乍一看，这可能不是特别有用，但是在你完全明白它，就有可能开发出大量的锁相环应用。

锁相环的基本构成是什么？

一个基本的锁相环，PLL，由三个基本元素组成：

相位比较器/检测器：顾名思义，锁相环内的这个电路块对两个信号的相位进行比较，并根据两个信号的相位差产生一个电压。

压控振荡器（VCO）：压控振荡器是产生无线电频率信号的电路块，通常被认为是回路的输出。它的频率可以控制在环路所需的工作频段上。

环路滤波器：这个滤波器用于过滤锁相环路中相位比较器的输出。它用于去除VCO线路中相位被比较的信号的任何成分，即参考和VCO输入。它还控制着环路的许多特性，包括环路的稳定性、锁定的速度等。

锁相环电路的主要目的是做什么？

PLL用于生成、稳定、调制、解调、过滤或从数据被中断的 "噪声 "通信通道中恢复信号。PLL电路的主要目的是使输出振荡器信号与参考信号同步。当这两个信号之间的相位差为零时，系统被 "锁定"。PLL是一个闭环系统，有一个控制机制来减少可能发生的任何相位误差。

锁相环的主要应用有哪些？

一些锁相环的应用包括：

调频解调：一个主要的锁相环应用是调频解调器。由于锁相环芯片现在相对便宜，这种锁相环应用能够从调频信号中解调出高质量的音频。

图示：锁相环频率调制器原理

调幅解调：锁相环可用于振幅调制信号的同步解调。使用这种方法，锁相环锁定在载波上，这样就可以在接收器内产生一个参考。由于这与载波的频率完全对应，它可以与输入的信号混合，以同步解调调幅。

间接频率合成器：在频率合成器内使用是最重要的锁相环应用之一。尽管直接数字合成也被使用，但间接频率合成形成了主要的锁相环应用之一。

信号恢复：锁相环能够锁定信号的事实使它能够提供一个干净的信号，并在出现短暂中断时记住信号频率。这种锁相环应用于一些信号可能短时间中断的领域，例如使用脉冲传输时。

定时分配：另一个锁相环的应用是在数字逻辑电路和系统中分配精确定时的时钟脉冲，例如在微处理器系统中。

锁相环电路设计的解决方案

锁相环的操作是基于输入和输出信号的相位差。两个信号之间的相位差可以通过下面的数字来理解。

图示：锁相位的相位差

图示：锁相位的相位差随时间变化

图示：变化相位差

上图显示了两个具有恒定相位差的正弦波信号。当两个信号有恒定的相位差时，它们被认为具有相同的频率。它们只是有相位的变化。因此，它表明这两个信号处于相同的频率。

然而，这个图显示两个信号有一个变化的相位差。这种变化的差异表明这两个信号是非相干的。这意味着这两个信号是完全不同的信号，频率不同。

从上面的讨论中可以看出，相位差与信号的频率有关。锁相环使其输入和输出信号之间的相位差不变。并产生一个与输入信号相同的稳定频率信号。这个关键的概念在PLL设备中得到了应用。

审核编辑：汤梓红