关于锁相环的说明

1．锁相环的基本组成

锁相环工作目标，外部的输入信号与内部的振荡信号同步。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的相位。（相位包括两部分，频率相位和初相；初相一旦工作后就确定下来，实际控制相位就是控制频率相位，进一步说就是控制频率）

锁相环路是一种反馈控制电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住。当输出信号频率大于输入信号频率时，反馈结构会使得输出频率下降，当输出信号频率大小于输入信号频率时，反馈结构会使得输出频率上升，直至与输入频率相等为止。

锁相环通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和振荡压控器（VCO）三部分组成，锁相环组成的原理框图如下图所示。

               锁相环组成的原理框图

2.锁相环个部件分析

2.1鉴相器   锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成u D（t）电压信号输出，锁相环中的鉴相器通常由模拟乘法器组成，利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如下：

*说明：1.cos为sin的相差900的形式，影响只在于初始相位值差900，只为后边数学处理的方便而已。

       2.  对于非调制信号（调相调频）可以认为是不随t改变的，按照一般理解就是初相。

模拟乘法器的输出电压u D为：

2.2.低通滤波器

由于u D中包括和频分量（u D中第一项），用低通滤波器LF可以将其滤掉，剩下的差频分量作为压控振荡器的输入控制电压u C（t）。

   2.3 振荡压控器

压控振荡器的压控特性下图所示，该特性说明压控振荡器的振荡频率ωu以ω0为中心，随输入信号电压uc（t）的变化而变化。该特性的表达式为

上式说明当uc（t）随时间而变时，压控振荡器的振荡频率ωu也随时间而变，锁相环进入“频率牵引”，自动跟踪捕捉输入信号的频率，使锁相环进入锁定的状态，并保持ω0=ωi的状态不变。

3.两个概念的区别

捕捉过程——锁相环路刚开始处于失锁状态．由失锁→锁定的                         过程称为捕捉过程。

跟踪过程——当环路锁定后，由于某种原因引起ωi与o发生变                        化时（只要变化不很大），环路通过自身的调节                        作用，可使o跟踪ωi而变化，从而维持环路的锁                        定。