鎖相環(huán)路和其他控制電路

1、關(guān)于鎖相環(huán)路與其他控制電路第一張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8.1鎖相環(huán)路一、反饋控制電路的基本原理 反饋控制電路由誤差元件和執(zhí)行元件組成。 根據(jù)需要比較和調(diào)節(jié)的參量不同，反饋控制電路可分為： 1.自動(dòng)增益控制電路（AGC） 2.自動(dòng)頻率控制電路（AFC） 3.自動(dòng)相位控制電路（APC），又稱鎖相環(huán)路（PLL）第二張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、基本鎖相環(huán)的構(gòu)成 鑒相器： 壓控振蕩器：式中，o為壓控振蕩器的中心頻率。第三張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、鎖相環(huán)的基本原理 利用輸入信號(hào)和壓控振蕩器輸出信號(hào)之間的相位誤差去消除頻率誤差。當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)之后，

2、雖然有剩余相位誤差存在，但頻率誤差可以消除，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)誤差的頻率跟蹤。第四張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 1.鎖定：輸出信號(hào)與輸入信號(hào)頻率相等； 2.捕捉：環(huán)路原先是失鎖的，通過(guò)自身調(diào)節(jié)由失鎖調(diào)整到鎖定的過(guò)程； 相應(yīng)的，能夠由失鎖進(jìn)入鎖定的最大輸入固有頻差，稱為環(huán)路捕捉帶或捕捉范圍。 3.跟蹤：環(huán)路原先是鎖定的，由于某種原因造成環(huán)路偏離鎖定，通過(guò)自身調(diào)節(jié)重新維持鎖定的過(guò)程。 相應(yīng)的，能夠保持跟蹤的最大輸入固有頻差，稱為同步帶或跟蹤帶。 四、鎖相環(huán)的鎖定、捕捉和跟蹤第五張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 4.判斷環(huán)路是否鎖定的方法 在有雙蹤示波器的情況下 當(dāng)fi=fo時(shí)，表示

3、環(huán)路已經(jīng)進(jìn)入鎖定狀態(tài)。 單蹤普通示波器 利用李沙育圖形來(lái)判斷。如果環(huán)路已鎖定，且在理想情況下，李沙育圖形應(yīng)是一個(gè)圓。 第六張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.同步帶和捕捉帶演示動(dòng)畫第七張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五、鎖相環(huán)路各組成部分分析 1.鑒相器 （1）正弦波鑒相器及其數(shù)學(xué)模型 設(shè)輸入信號(hào)為 ,壓控振蕩器的輸出信號(hào)為 為了便于比較兩者之間的相位差，現(xiàn)都以 為參考相位。這樣ui(t)瞬時(shí)相位為 按上面的新定義，通過(guò)環(huán)路濾波器，則鑒相器的輸出為第八張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 由于ud(t)隨 作周期性的正弦變化，因此這種鑒相器稱為正弦波鑒相器。 （2）

4、鑒相器線性化的數(shù)學(xué)模型 當(dāng) 時(shí)，因此， 。 當(dāng)強(qiáng)調(diào)對(duì)相位的貢獻(xiàn)時(shí)，模型可以表示為： 第九張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2.環(huán)路濾波器 環(huán)路濾波器是線性電路，由線性元件電阻、電感和電容組成，有時(shí)還包括運(yùn)算放大器在內(nèi)，它是低通濾波器。 RC積分濾波器第十張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 3.壓控振蕩器 在鎖相環(huán)路中，我們關(guān)心的是相位變化，瞬時(shí)相位對(duì)相位的貢獻(xiàn)是變化部分可以認(rèn)為，壓控振蕩器是一個(gè)固有積分環(huán)節(jié)。第十一張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月六、鎖相環(huán)路的相位數(shù)學(xué)模型第十二張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第8章 鎖相環(huán)路及其他反饋控制電路8.1 鎖相環(huán)

5、路8.2 集成鎖相環(huán)芯片8.3 鎖相環(huán)路的應(yīng)用8.4 自動(dòng)增益控制電路8.5 自動(dòng)頻率控制電路第十三張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8.2集成鎖相環(huán)芯片CD4046一、CD4046邏輯框圖第十四張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、異或門鑒相器的工作原理 當(dāng) 時(shí)，由 波形可求出輸出電壓的平均值第十五張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第8章 鎖相環(huán)路及其他反饋控制電路8.1 鎖相環(huán)路8.2 集成鎖相環(huán)芯片8.3 鎖相環(huán)路的應(yīng)用8.4 自動(dòng)增益控制電路8.5 自動(dòng)頻率控制電路第十六張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8.3鎖相環(huán)路的應(yīng)用 鎖相環(huán)具有良好的跟蹤特性，可

6、實(shí)現(xiàn)無(wú)誤差的頻率跟蹤和良好的窄帶濾波特性。 分為載波跟蹤（窄帶跟蹤）和調(diào)制跟蹤（寬帶跟蹤） 當(dāng)輸出鎖定在輸入信號(hào)頻率上時(shí)，位于信號(hào)頻率附近的頻率分量通過(guò)鑒頻器變成低頻信號(hào)而平移到零頻率附近，環(huán)路濾波器的低通作用對(duì)輸入信號(hào)而言，相當(dāng)于一個(gè)高頻帶通濾波器。只要把環(huán)路濾波器的通帶做得比較窄，整個(gè)環(huán)路就具有很窄的帶通特性。第十七張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、鎖相調(diào)頻電路 實(shí)現(xiàn)鎖相調(diào)頻的條件：調(diào)制信號(hào)的頻譜要處于低通濾波器通帶之外；鎖相環(huán)只對(duì)載波頻率的慢變化起調(diào)整作用，使其中心頻率鎖定在晶振頻率上。第十八張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、鎖相鑒頻電路 實(shí)現(xiàn)鎖相鑒頻的條件： 鎖

7、相環(huán)的捕捉帶必須大于調(diào)頻波的最大頻偏； 環(huán)路帶寬必須大于調(diào)頻波中調(diào)制信號(hào)的頻譜帶寬。第十九張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、調(diào)幅波的同步檢波 利用鎖相環(huán)從所接收的信號(hào)中提取出載波信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)調(diào)幅波的同步檢波。 環(huán)路濾波器的通頻帶很窄，使鎖相環(huán)路鎖定在調(diào)幅波的載頻上。第二十一張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、鎖相接收機(jī)窄帶跟蹤環(huán)路 當(dāng)?shù)孛娼邮照窘邮招l(wèi)星發(fā)送來(lái)的無(wú)線電信號(hào)時(shí) （1）地面接收站收到的信號(hào)是極為微弱的； （2）由于多普勒效應(yīng)，地面接收站收到的信號(hào)頻率將偏離衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)頻率，并且其值往往在較大范圍內(nèi)變化。 由于環(huán)路

8、濾波器的帶寬選得很窄，因此鑒相器輸出中的調(diào)制信號(hào)分量不能進(jìn)入環(huán)路。第二十二張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五、鎖相環(huán)在頻率合成器中的應(yīng)用 1.頻率合成的基本概念 頻率合成（Frequecncy Synthesis）是利用一個(gè)或多個(gè)高穩(wěn)定晶體振蕩器產(chǎn)生出一系列等間隔的離散頻率信號(hào)的一種技術(shù)，這些離散頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度與晶體振蕩器相同。 2.頻率合成的方法 直接合成法、鎖相環(huán)路法（間接合成法）和直接數(shù)字合成（DDS）法。第二十三張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 3.評(píng)價(jià)頻率合成器的主要技術(shù)指標(biāo) 工作頻率范圍：由最高和最低輸出頻率確定； 頻率間隔：兩個(gè)相鄰頻率的最小間隔，也稱分

9、辨率； 頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間：由一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換到另一個(gè)頻率并達(dá)到穩(wěn)定所需要的時(shí)間； 頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度 頻率純度：輸出信號(hào)接近正弦波的程度。 4.鎖相頻率合成器 （1）原理框圖第二十四張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）實(shí)用電路第二十五張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 石英晶體多諧振蕩器第二十六張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 CD4518BDual BCD up-Counter Truth TableClockEnalbeResetAction10Increment Counter00Increment Counter0No Change0No Change00No Change10No Change1Q1 thru Q4=0第二十七張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 MC14522BPresettable 4-bit BCD Down Counter第二十八張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月典型電路第二十九張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第8章 鎖相環(huán)路及其他反饋控制電路8.1 鎖相環(huán)路8.2 集成鎖相環(huán)芯片8.3 鎖相環(huán)路的應(yīng)用8.4 自動(dòng)增益控制電路8.5 自動(dòng)頻率控制電路第三十張，PPT共三十二頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8.4自動(dòng)增益控制電路 在一部調(diào)幅接收機(jī)中，由于無(wú)線電波傳播的多徑效應(yīng)