一個典型的鎖相環（PLL）係統，是由鑒相器（PD）
，壓控蕩器（VCO）和低通濾波器（LPF）三個基本電路組成，如圖1
，

 

 

一、鑒相器（PD）構成鑒相器的電路形式很多，這裏僅介紹實驗中用到的兩種鑒相器。1．異或門鑒相器 異或門的邏輯真值表示於表1，圖2是邏輯符號圖。

 

 

從表1可知，如果輸入端A和B分別送入占空比為50%的信號波形
， 則當兩者存在相位差Dθ時，輸出端F的波形的占空比與Δθ有關，見圖3。將F輸出波形通過積分器平滑

，則積分器輸出波形的平均值，它同樣與Δθ有關，這樣
，我們就可以利用異或門來進行相位到電壓的轉換，構成相位檢出電路。於是經積分器積分後的平均值（直流分量）為：U = Vdd * Δ θ/π (1)

不同的Δθ，有不同的直流分量Vd。Δθ與V的關係可用圖4來描述。從圖中可知，兩者呈簡單線形關係：Ud = Kd *Δθ (2)Kd 為鑒相靈敏度

 

圖3       
 

圖4
 

2．邊沿觸發鑒相器 前已述及
，異或門相位比較器在使用時要求兩個作比較的信號必須是占空比為50%的波形，這就給應用帶來了一些不便。而邊沿觸發鑒相器是通過比較兩輸入信號的上跳邊沿（或下跳邊沿）來對信號進行鑒相，對輸入信號的占空比不作要求。

 

二、壓控振蕩器（VCO）壓控振蕩器是振蕩頻率ω0受控製電壓U­F（t）控製的振蕩器，即是一種電壓——頻率變換器。VCO的特性可以用瞬時頻率ω0（t）與控製電壓U­F（t）之間的關係曲線來表示。未加控製電壓時（但不能認為就是控製直流電壓為0，因控製端電壓應是直流電壓和控製電壓的疊加），VCO的振蕩頻率，稱為自由振蕩頻率ωom
，或中心頻率，在VCO線性控製範圍內，其瞬時角頻率可表示為：ωo（t）= ωom + K0 UF（t）式中
，K0——VCO控製特性曲線的斜率，常稱為VCO的控製靈敏度
，或稱壓控靈敏度。

 

三、環路濾波器

這裏僅討論無源比例積分濾波器如圖5。其傳遞函數為：
 

    

 

四、鎖相環的相位模型及傳輸函數
 

 

 

 

鎖相環的輸出頻率（或VCO的頻率）ωo能跟蹤輸入頻率ωi的工作狀態，稱為同步狀態
，在同步狀態下，始終有ωo = ωi。在鎖相環保持同步的條件下
，輸入頻率ωi的最大變化範圍
，稱為同步帶寬，用DωH 表示。超出此範圍
，環路則失鎖。失鎖時，ωo≠ωi，如果從兩個方向設法改變ωi，使ωi向ωo靠攏，進而使Δωo =（ωi－ωo）↓，當Δωo小到某一數值時
，環路則從失鎖進入鎖定狀態。這個使PLL經過頻率牽引最終導致入鎖的頻率範圍稱為捕捉帶Δωp。同步帶ΔωH，捕捉帶Δωp 和VCO 中心頻率ωo的 關係如圖7。

 

 

 
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