模拟锁相环应用实验

一、实验目的
1、掌握模拟锁相环的组成及工作原理。
2、学习用集成锁相环构成锁相解调电路。
3、学习用集成锁相环构成锁相倍频电路。

二、锁相环路的基本原理
1、锁相环路的基本组成
锁相环是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路，但它的基本原理是利用
相位误差电压去消除频率误差，所以当电路达到平衡状态之后，虽然有剩余相位误
差存在，但频率误差可以降低到零，从而实现无频差的频率跟踪和相位跟踪。
锁相环由三部分组成，如图8-1 所示。

图8-1 锁相环组成方框图
它包含压控振荡器（VCO），鉴相器（PD）和环路滤波器（LF）三个基本部件，
三者组成一个闭合环路，输入信号为vi（t），输出信号为vo（t），反馈至输入端。下
面逐一说明基本部件的作用。
1）压控振荡器（VCO）
VCO 是本控制系统的控制对象，被控参数通常是其振荡频率，控制信号为加在
VCO 上的电压，故称为压控振荡器，也就是一个电压一频率变换器，实际上还有一
种电流一频率变换器，但习惯上仍称为压控振荡器。
2）鉴相器（PD）
PD 是一相位比较装置，用来检测输出信号vo（t）与输入信号vi（t）之间的相
位差θe（t），并把θe（t）转化为电压vd（t）输出，vd（t）称为误差电压，通常vd
（t）为一直流量或一低频交流量。
3）环路滤波器（LF）
LF 为一低通滤波电路，其作用是滤除因PD 的非线性而在vd（t）中产生的无用
的组合频率分量及干扰，产生一个只反映θe（t）大小的控制信号vc（t）。
按照反馈控制原理，如果由于某种原因使VCO 的频率发生变化使得与输入频率
不相等，这必将使vo（t）与vi（t）的相位差θe（t），发生变化，该相位差经过PD
转换成误差电压vd（t），此误差电压经LF 滤波后得到vc（t），由vc（t）去改变VCO
的振荡频率使趋近于输入信号的频率，最后达到相等。

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