鎖相環(huán)和頻率和成ppt課件

1、第6章 鎖相環(huán)路鎖相環(huán)路的根本任務原理根本組成任務原理鎖相環(huán)路的性能分析鎖相環(huán)路的相位模型與環(huán)路方程捕捉過程與跟蹤過程鎖相環(huán)路的根本特性集成鎖相環(huán)路及其運用集成鎖相環(huán)鎖相環(huán)運用頻率合成內(nèi)內(nèi)容容提提要要6.1 鎖相環(huán)根本任務原理組成框圖 ui(t)和VCO的uo(t) 在PD中進展比較，PD輸出的誤差電壓ud(t)是二者相位差的函數(shù)。假設兩者頻率一樣，相位差恒定，那么經(jīng)LF后無輸出；假設兩者頻率不同，那么經(jīng)LF后得到控制電壓去控制VCO的振蕩頻率，直至環(huán)路進入“鎖定形狀。任務原理6.2 鎖相環(huán)的性能分析鑒相器的電路模型環(huán)路濾波器的電路模型壓控振蕩器的電路模型鎖相環(huán)的相位模型及環(huán)路方程捕捉過程跟蹤

2、過程鎖相環(huán)的根本特性本節(jié)內(nèi)容：鑒相器的電路模型1.鑒相器的輸出電壓是ui(t)和uo(t)相位差的函數(shù) 。2.典型的乘積型鑒相器中，鑒相器的低頻分量輸出為：)()()()(sin)(OieeddttttAtu其中 鑒相器框圖 鑒相器電路模型分析3. 乘積型鑒相器具有正弦規(guī)律的鑒相特性。環(huán)路濾波器的電路模型微分方程 ：)()()(dFCtupAtu常見環(huán)路濾波器的方式環(huán)路濾波器電路模型其中，AF(p)為傳送函數(shù)。壓控振蕩器的電路模型壓控振蕩器的特性可用調(diào)頻特性來表示)(C0r0tuA壓控振蕩器的電路模型P=d/dt為微分算子 在一定范圍內(nèi)o與 uc(t) 幾乎成線性關系 有：A0A0為為VCOV

3、CO的壓控靈敏度。的壓控靈敏度。 鎖相環(huán)的相位模型及環(huán)路方程鎖相環(huán)的相位模型)(sin1)()()()()(eFodiotppAAAttttie)()(sin)()(ieFodetpttAAAtp瞬時頻差控制頻差固有頻差環(huán)路方程捕捉過程環(huán)路由失鎖進入鎖定的過程i 較小ud(t) 能順利經(jīng)過LF得到uC(t) 控制VCO環(huán)路鎖定捕捉帶(p ) 環(huán)路由失鎖進入鎖定所允許信號頻率偏離r的最大值。捕捉時間(P )環(huán)路由失鎖形狀進入鎖定形狀所需的時間i較大 ud(t) 經(jīng)過LF有較大衰減 uC(t) 較小經(jīng)頻率牽引過程時間長環(huán)路鎖定i很大 ud(t) 不能經(jīng)過LF產(chǎn)生uC(t) VCO不受控環(huán)路失鎖跟蹤

4、過程環(huán)路維持鎖定的過程 可以維持環(huán)路鎖定所允許的最大固有頻差|i| ，稱為鎖相環(huán)路的跟蹤帶或同步帶。 跟蹤過程同步過程 跟蹤帶同步帶 跟蹤帶同步帶和環(huán)路濾波器的帶寬及壓控振蕩器的頻率控制范圍有關。 假設輸入信號頻率i 或VCO振蕩頻率o 發(fā)生變化，那么VCO振蕩頻率o跟蹤i 而變化，維持o =i 的鎖定形狀，稱為跟蹤過程或同步過程。鎖相環(huán)的根本特性 環(huán)路鎖定后，輸出信號與輸入信號頻率相等，沒有剩余頻差有微小固定相差良好的窄帶特性鎖定后沒有頻差自動跟蹤特性 環(huán)路相當于一個高頻窄帶濾波器，只讓輸入信號頻率附近的頻率成份經(jīng)過 環(huán)路在鎖定時，輸出信號頻率和相位能在一定范圍內(nèi)跟蹤輸入信號頻率和相位的變化

5、6.3 集成鎖相環(huán)路及其運用本本節(jié)節(jié)內(nèi)內(nèi)容容 集成鎖相環(huán)路簡介 鎖相環(huán)的運用 頻率合成鎖相倍頻、分頻與混頻鎖相調(diào)頻與鑒頻調(diào)幅波的同頻檢波彩色電視機色副載波的提取鎖相接納機 主要技術目的鎖相頻率合成器集成鎖相環(huán)簡介集成鎖相環(huán)按其內(nèi)部電路構造可分為 模擬鎖相環(huán)和數(shù)字鎖相環(huán)集成鎖相環(huán)按其用途可分為 通用型和公用型集成鎖相環(huán)按其任務頻率可分為 低頻1MHz以下、高頻130MHz和超高頻30MHz以上幾種通用的集成鎖相環(huán) L565低頻、L562高頻和L564超高頻運用之一：鎖相倍頻、分頻與混頻倍頻電路框圖當反響環(huán)路是分頻器時倍頻電路當反響環(huán)路是倍頻器時分頻電路當反響環(huán)路是混頻器和中頻放大器時混頻電路運用

6、之二：鎖相調(diào)頻和鑒頻 鎖相環(huán)調(diào)頻鎖相環(huán)使VCO的中心頻率穩(wěn)定在晶振頻率上，同時調(diào)制信號也加至VCO上，從而實現(xiàn)調(diào)頻當輸入調(diào)頻波的頻率發(fā)生變化時，經(jīng)PD和LF后將得到一個與輸入信號的頻率變化一樣的控制電壓，即實現(xiàn)鑒頻鎖相環(huán)鑒頻運用之三：調(diào)幅波的同步檢波原理框圖任務原理 在對DSB及SSB調(diào)幅信號解調(diào)的同步檢波器中，必需有一與載波信號同頻同相 的同步參考信號。圖中用載波跟蹤鎖相環(huán)路，在VCO輸出端經(jīng)900移相后而得到該信號 。運用之四：彩色電視色副載波的提取原理框圖任務原理F在彩色電視中，為了重現(xiàn)彩色，接納端必需求有與發(fā)送端完全一樣的色副載波。而其中的色同步信號是其產(chǎn)生的基準。圖中利用鎖相環(huán)使VC

7、O產(chǎn)生的色副載波，根據(jù)鎖相環(huán)的任務特點，該信號的頻率和相位受輸入端色同步信號的控制。運用之五：鎖相接納機原理框圖任務原理F經(jīng)過鎖相環(huán)VCO產(chǎn)生本振頻率，實現(xiàn)對輸入信號頻率的跟蹤，保證輸出中頻信號頻率相對穩(wěn)定。頻率合成器的主要技術目的頻率范圍頻率合成器的任務頻率范圍頻率間隔相鄰頻率之間的最小間隔，又稱分辨力頻率轉(zhuǎn)換時間從一個任務頻率轉(zhuǎn)換到另一個任務頻率，并到達穩(wěn)定任務所需求的時間頻率穩(wěn)定度與準確度穩(wěn)定度在一定時間內(nèi)頻率偏向標稱頻率的程度準確度實踐任務頻率與標稱頻率之間的偏向頻譜純度輸出信號接的正弦波的程度單環(huán)式鎖相頻率合成器由晶體振蕩器產(chǎn)生規(guī)范頻率源fs，經(jīng)參考分頻器R分頻后，得到參考頻率fr

8、= fs /R 送到鑒相器的一輸入端，VCO輸出頻率fo經(jīng)N分頻后送到鑒相器的二輸入端 。環(huán)路鎖定時有fr=fo /N，因此VCO輸出信號頻率為fo = N fS /R= N fr 。即輸出信號頻率fo為輸入?yún)⒖夹盘栴l率fr的N倍，改動N(分頻系數(shù))就可得到不同頻率的輸出。 頻率合成器實例由CD4046組成的頻率合成器：單環(huán)式頻率合成器存在的問題減小輸出頻率間隔和減小頻率轉(zhuǎn)換時間是矛盾的 。要減小輸出頻率間隔，就必需減小輸入?yún)⒖碱l率fr。因環(huán)路濾波器的帶寬必需小于參考頻率，因此環(huán)路濾波器的帶寬也要緊縮。環(huán)路的捕捉時間或跟蹤時間就要加長，即頻率合成器的頻率轉(zhuǎn)換時間加大。鎖相環(huán)路內(nèi)接入分頻器后，其

9、環(huán)路增益將下降為原來的1/N。當要求頻率間隔很小時，其分頻比N的變化范圍將很大，導致環(huán)路增益也大幅度的變化，從而影響到環(huán)路的動態(tài)任務性能?？删幊谭诸l器的分頻比的數(shù)目決議了合成器輸出信道的數(shù)目，而程序分頻的輸入頻率就是合成器的輸出頻率。由于可編程分頻器的任務頻率比較低，無法滿足大多數(shù)通訊系統(tǒng)中任務頻率高的要求。多環(huán)式鎖相頻率合成器上圖為三環(huán)頻率合成器組成框圖。它由三個鎖相環(huán)路組成。環(huán)路A和B為單環(huán)頻率合成器，環(huán)C為混頻環(huán)。 吞脈沖程序分頻器任務原理：設計數(shù)開場時方式控制輸出1，雙模前置分頻器和兩計數(shù)器在輸入脈沖作用下同時計數(shù)，當輔助計數(shù)器計滿A個脈沖后方式控制電路輸出低電平0，輔助計數(shù)器停頓計數(shù)

10、，同時使雙模前置分頻器分頻比變?yōu)镻然后繼續(xù)任務，主計數(shù)器也繼續(xù)計數(shù)滿N個脈沖后，使方式控制電路重新恢復高電平、雙模前置分頻器恢復(P+1)分頻比，各部件進入第二個計數(shù)周期。 吞脈沖頻率合成器 上圖是用吞脈沖程序分頻器構成的吞脈沖頻率合成器，其輸出信號頻率為：f0=(PN+A)fr 可見： fo提高了P倍，而頻率間隔仍堅持為fr 。用MC145146構成的吞脈沖頻率合成器 本章小結鎖相環(huán)路是利用相位的調(diào)理，以消除頻率誤差的自動控制系統(tǒng)，它由鑒相器、環(huán)路濾波器、鎖相環(huán)路是利用相位的調(diào)理，以消除頻率誤差的自動控制系統(tǒng)，它由鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器等組成。壓控振蕩器等組成。鎖相環(huán)路廣泛用于濾波、頻率合成、調(diào)制與解調(diào)等各方面。鎖相環(huán)路廣泛用于濾波、頻率合成、調(diào)制與解調(diào)等各方面。在鎖相環(huán)路中，由失鎖進入鎖定的過程稱為捕捉過程；環(huán)路經(jīng)過本身的調(diào)理來維持鎖定的，在鎖相環(huán)路中，由失鎖進入鎖定的過程稱為捕捉過程；環(huán)路經(jīng)過本身的調(diào)理來維持鎖定