中国传媒大学：《非线性电子线路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 锁相环路与频率合成

6@66 第七章锁相环路与频率合成 §7-1锁相环路概述 §7-2锁相环路基本工作原理 §7-3锁相环路分析 §7-4锁相环路的应用 §7-5频率合成

§7-1 锁相环路概述 第七章 锁相环路与频率合成 §7-2 锁相环路基本工作原理 §7-3 锁相环路分析 §7-5 频率合成 §7-4 锁相环路的应用

§7-1锁相环路概述 发展历史 二、锁相环路的特点 三、锁相环路分析方法

§7-1 锁相环路概述 一、发展历史 三、锁相环路分析方法 二、锁相环路的特点

6@66 第七章锁相环路与频率合成 §7-1锁相环路概述 发展历史 锁相技术是通信、导航、广播与电视通信、仪器仪表测量、 数字信号处理及国防技术中得到广泛应用的一门重要的自动 反馈控制技术 20世纪30年代—接收设备锁相同步控制 20世纪40年代电视接收同步扫描 ●20世纪50年代锁相接收机实现卫星通信技术 ·20世纪60年代各部件制作费用昂贵,所以它的发展受限制 20世纪70年代—成为现代通信、电子技术领域中不可缺少的重要 控制技术

§7-1 锁相环路概述 一.发展历史 第七章 锁相环路与频率合成 20世纪30年代——接收设备锁相同步控制 20世纪40年代——电视接收同步扫描 20世纪50年代——锁相接收机实现卫星通信技术 20世纪60年代——各部件制作费用昂贵，所以它的发展受限制 20世纪70年代——成为现代通信、电子技术领域中不可缺少的重要 控制技术 ● ● ● ● ● 锁相技术是通信、导航、广播与电视通信、仪器仪表测量、 数字信号处理及国防技术中得到广泛应用的一门重要的自动 反馈控制技术

20世纪80年代以后—数字锁相、集成锁相以及频率合成技 术,大大推动数字通信、卫星通信的发展 总之,锁相环路是朝着集成化.多用化数字化的方向发展。 锁相环路的特点 1.具有频率准确跟踪性能 2.具有良好窄带高频跟踪性能(称载波跟踪型) 3.具有良好的带通滤波性能(称调制跟踪型) 4.具有良好门限效应 5.易集成化,数字化 三、锁相环路分析方法 图解法:相图法描述函数法

１.具有频率准确跟踪性能 ２.具有良好窄带高频跟踪性能（称载波跟踪型） ３.具有良好的带通滤波性能（称调制跟踪型） ４.具有良好门限效应 ５.易集成化，数字化 三、锁相环路分析方法 图解法:相图法.描述函数法 总之,锁相环路是朝着集成化.多用化.数字化的方向发展。 20世纪80年代以后——数字锁相、集成锁相以及频率合成技 术，大大推动数字通信、 卫星通信的发展 ● 二、锁相环路的特点

§7-2锁相环路基本工作原理 、框图与各部分作用 二、环路工作原理 三、环路相位模式和环路方程 四、环路滤波器

§7-2 锁相环路基本工作原理 一、框图与各部分作用 二、环路工作原理 三、环路相位模式和环路方程 四、环路滤波器

§7-2锁相环路基本工作原理 框图与各部分作用 框图 晶振 U(D「鉴相器凵U①、「环路滤波器U(D压振荡器 (PD) (LF) (VCO) 9(t) t 9(D) 各部分的作用 PD 产生误差电压U() ▲LF 产生控制电压D() 产生瞬时输出频率

§7-2 锁相环路基本工作原理 一、框图与各部分作用 各部分的作用 PD ————产生误差电压 LF ————产生控制电压 VCO ————产生瞬时输出频率 C  ( )t d  ( )t ● ▲ ▲ ▲ ● 框图

环路工作原理 1、原理与环路锁定的充分必要条件 原理 PLL环路在某一因素作用下,利用输入与输出信号的相位 差(1)产生误差电压,并滤除其中非线性成分与噪声后的 纯净控制信号(1)控制压控振荡器,使(1)朝着缩小固有 角频差方向变化,一旦?()趋向很小常数9(称为剩余相 位差)时,则锁相环路被锁定了,即0=O 充分必要条件 9()=0O0=

PLL环路在某一因素作用下，利用输入与输出信号的相位 差 产生误差电压，并滤除其中非线性成分与噪声后的 纯净控制信号 控制压控振荡器，使 朝着缩小固有 角频差方向变化，一旦 趋向很小常数 （称为剩余相 位差）时，则锁相环路被锁定了，即   0 i = e  ( )t e  ( )t e  ( )t e  C  ( )t ● 充分必要条件 e e   ( )t  =  0 i = 1、原理与环路锁定的充分必要条件 ● 原理 二、环路工作原理

2举例说明(以一阶锁相环为例) 未锁定 锁定 0 可见,环路锁定过程中q(1是从0~2m周期的变化,若干周期 后使卯=则环路被锁定

2.举例说明 （以一阶锁相环为例） 未锁定 锁定 可见，环路锁定过程中 是从0～2π周期的变化，若干周期 后使 ，则环路被锁定。 e  ( )t   e e = 

、环路相位模式和环路方程 1相位模式 ①求环路中各部件的数学表示式与数学模式 A,鉴相器(PD) 乘积型 t) U 包络格波]=Fn 叠加型 Do Dd(t) 包络榜波 D Dol=na vim 其中:U= Vm sin a1+g()tb= Vom cosa,t+(O)l

1.相位模式 ① 求环路中各部件的数学表示式与数学模式 A, 鉴相器 (PD) 叠加型 其中： / i im i    = + V t t sin[ ( )] 0 0m r 0    = + V t t cos[ ( )] 三、环路相位模式和环路方程 乘积型

6@色6 若上述经PD输出的误差电压可表示为U(1)= A .sin g2() 则数学模型为0)94nsin1dl B,环路滤波器(LF)Uc(t)=U2()42(P) A(P c(t) F C,压控振荡器(VCO)9()=nv() ②.环路的相位模型 (t) q() p(t) va(t) U q(0 Apsin[] A(p Ao/p p(t)

B， 环路滤波器(LF) C， 压控振荡器 (VCO) 则数学模型为 ②. 环路的相位模型 若上述经PD输出的误差电压可表示为