彭藝

摘要：本文基于鎖相環(huán)的概念，對(duì)其基本原理以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，介紹了鎖相環(huán)技術(shù)的種類(lèi)，分別有模擬鎖相環(huán)技術(shù)、全數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)以及數(shù)?；旌湘i相環(huán)技術(shù)，對(duì)其相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)與不足進(jìn)行分析;對(duì)鎖相環(huán)技術(shù)的特性做出了研究;并從雙音頻報(bào)警器以及倍頻電路兩方面內(nèi)容出發(fā)，對(duì)具體應(yīng)用鎖相技術(shù)進(jìn)行分析。

[關(guān)鍵詞]鎖相環(huán)信號(hào)頻率應(yīng)用

在通信系統(tǒng)中鎖相環(huán)作為一種通信技術(shù)，有著較為廣泛的應(yīng)用范圍。鎖相環(huán)路從本質(zhì)上而言是一相位控制反饋?zhàn)詣?dòng)系統(tǒng)，對(duì)于輸入信號(hào)的相位其能準(zhǔn)確跟隨。并在鎖定期間，振蕩器信號(hào)的輸出相位以及信號(hào)的參考相位始終有著常數(shù)的差值，并且其有一特性是能夠跟蹤頻率，從而廣泛的應(yīng)用到了電子技術(shù)中。

1鎖相環(huán)的原理

鎖相環(huán)利用檢測(cè)對(duì)信號(hào)的相位差進(jìn)行輸入、輸出，同時(shí)通過(guò)鑒相器將其向電壓形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而輸出信號(hào)，再使用低通濾波器進(jìn)行濾波，將這一期間的信號(hào)當(dāng)做壓控振蕩器的電壓控制，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)控制振蕩器信號(hào)輸出的頻率。接著通過(guò)反饋通道，在鑒相器輸入端接到振蕩器信號(hào)輸出的頻率以及相位的反饋，進(jìn)而出現(xiàn)閉環(huán)控制。若是信號(hào)的輸出頻率和信號(hào)的輸入頻率成正比，則電壓輸出和電壓輸入間的相位差會(huì)保持恒定，從而實(shí)現(xiàn)電壓輸出和電壓輸入的“鎖相”。環(huán)路信號(hào)的輸入如果在相位以及頻率上都是瞬變的，則壓控振蕩器相位以及頻率也是能夠持續(xù)地跟蹤信號(hào)輸入的相位以及頻率變化，這一狀態(tài)又叫做跟蹤狀態(tài)。

2鎖相環(huán)技術(shù)的基本組成

在鎖相環(huán)之中，鑒相器賊相位比較器，主要是對(duì)信號(hào)輸入和信號(hào)輸出之間的相位偏差進(jìn)行比較參考，從而有誤差信號(hào)產(chǎn)生：環(huán)路濾波器屬于低通濾波器，主要是將誤差信號(hào)所含的高頻成分濾除，其作用是濾波平滑，從而確保有穩(wěn)定的環(huán)路，能夠?qū)h(huán)路跟蹤性能進(jìn)行改善，對(duì)信號(hào)輸出相位噪聲質(zhì)量有決定性作用。最后將控制電壓輸出，壓控振蕩器VCO是變換電壓以及頻率的設(shè)備，將在本地產(chǎn)生振蕩頻率，誤差信號(hào)電壓將能對(duì)振蕩頻率進(jìn)行控制，頻率因此產(chǎn)生偏移，進(jìn)而對(duì)參考信號(hào)輸入的頻率進(jìn)行跟蹤。鎖相環(huán)路結(jié)合參考信號(hào)輸入頻率和本地振蕩信號(hào)頻率產(chǎn)生的相位誤差，進(jìn)而不斷反饋，并連續(xù)調(diào)節(jié)壓控振蕩器信號(hào)所產(chǎn)生的相位，以滿足VCO信號(hào)輸出相位和參考頻率相位保持常數(shù)或者是一致。

3鎖相環(huán)類(lèi)型和特點(diǎn)

鎖相環(huán)有三種技術(shù)分別是模擬鎖相環(huán)技術(shù)、全數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)以及數(shù)?；旌湘i相環(huán)技術(shù)。這三種技術(shù)都分別有著一定的優(yōu)勢(shì)和不足，能夠應(yīng)用到不同的電子產(chǎn)品中。線性鎖相環(huán)是模擬鎖相環(huán)的另一個(gè)名稱(chēng)，其跟蹤正弦特性信號(hào)性能較好，有著較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，以及穩(wěn)定輸出等優(yōu)點(diǎn)，其工作應(yīng)根據(jù)基準(zhǔn)頻率。數(shù)?；旌系募夹g(shù)在一定程度上實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，但其控制環(huán)路核心依舊是模擬電路，通常是在合成頻率或者處理時(shí)鐘等場(chǎng)合中應(yīng)用。

4鎖相環(huán)技術(shù)特性

在社會(huì)的很多領(lǐng)域中鎖相環(huán)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，這主要是因?yàn)殒i相環(huán)路與其他控制系統(tǒng)相比，優(yōu)越性能較多，以下為其具體是我性能。

4.1跟蹤性能

在鎖定環(huán)路的情況下，如果頻率輸入發(fā)生變化，那么壓控振蕩器就將會(huì)對(duì)這個(gè)變化有所響應(yīng)，從而及時(shí)對(duì)這一頻率進(jìn)行跟蹤，從而使輸入以及輸出能夠同步。比較常見(jiàn)類(lèi)型是鎖相接收機(jī)。

4.2濾波性能

利用環(huán)路的濾波器作用，鎖相環(huán)具有窄帶濾波性能，可濾除與輸入信號(hào)混合的噪聲和誤差干擾。階梯帶可以做得非常窄，比任何陶瓷濾波器，Lc，RC的性能都要優(yōu)越。

4.3無(wú)殘余頻率差的阻塞狀態(tài)

它是頻率控制的理想特性，使其廣泛應(yīng)用于自動(dòng)頻率控制和頻率合成技術(shù)之中。

4.4易于集成

環(huán)路的基本組件可以用模擬實(shí)現(xiàn)集成電路。一旦環(huán)路數(shù)字化，就更容易使用數(shù)字集成電路。使體積更小，有著更低的成本，更高的可靠性。針對(duì)這樣的情況，研究當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)芯片上的完整數(shù)字鎖相環(huán)，并提高環(huán)路性能有更為重要的意義。

5鎖相環(huán)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

5.1方波發(fā)生器

圖1所示的電路是一個(gè)方波發(fā)生器，由一個(gè)集成的VCO和一個(gè)鎖相環(huán)CD4046組成。只要9引腳連接器連接到電源，就可以實(shí)現(xiàn)基本的方波振蕩器。引腳6和引腳7之間的電容器C1的功能是對(duì)振蕩器進(jìn)行加載和放電?？梢哉{(diào)節(jié)可變電阻R1的電阻對(duì)振蕩器振蕩頻率進(jìn)行控制，并且通過(guò)4個(gè)引腳發(fā)射所需的方波信號(hào)。

5.2信號(hào)頻率的調(diào)制

將從壓控振蕩器一端輸入調(diào)制信號(hào)，載波頻率如果等于自由振蕩頻率，那么載波頻率與電壓控制振蕩器的振蕩頻率被鎖定，以及兩者間的相位差將自由地通過(guò)低通濾波器被傳遞，并通過(guò)帶有調(diào)制信號(hào)的加法器來(lái)調(diào)節(jié)壓控振蕩器的輸出頻率，從而產(chǎn)生所需的FM信號(hào)。

6結(jié)論

鎖相環(huán)具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定的頻率，測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，并能有效地抑制雜散，并且可以更換過(guò)濾器，這有利于系統(tǒng)的集成化和小型化。相位檢測(cè)器的分頻比可通過(guò)控制單個(gè)芯片可以容易地進(jìn)行，輸出頻率非常方便進(jìn)行改變，這是用于掃描、集成和數(shù)字化通信系統(tǒng)中智能模塊源的信號(hào)。以此能夠得知，在未來(lái)的應(yīng)用中鎖相環(huán)電路將進(jìn)一步擴(kuò)展。

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