鎖相環(huán)

目錄
·應(yīng)用領(lǐng)域
·組成
·分類
·性能指標(biāo)




鎖相環(huán)(PLL: Phase-locked loops)是一種利用反饋控制原理實(shí)現(xiàn)的頻率及相位的同步技術(shù)，其作用是將電路輸出的時(shí)鐘與其外部的參考時(shí)鐘保持同步。當(dāng)參考時(shí)鐘的頻率或相位發(fā)生改變時(shí)，鎖相環(huán)會(huì)檢測(cè)到這種變化，并且通過(guò)其內(nèi)部的反饋系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)輸出頻率，直到兩者重新同步，這種同步又稱為“鎖相”。





應(yīng)用領(lǐng)域

鎖相環(huán)在眾多領(lǐng)域有應(yīng)用，如無(wú)線通信、數(shù)字電視、廣播等。具體的應(yīng)用范圍包括但不限于：

無(wú)線通信系統(tǒng)收發(fā)模塊
數(shù)據(jù)及時(shí)鐘恢復(fù)電路
頻率綜合電路
跳頻通信
數(shù)字電視接收機(jī)




組成

一個(gè)鎖相環(huán)電路通常由以下模塊構(gòu)成：

鑒頻鑒相器(PFD)(或鑒相器:PD)
低通濾波器(LPF)
壓控振蕩器(VCO)
反饋回路(通常由一個(gè)分頻器(Divider)來(lái)實(shí)現(xiàn))

每個(gè)模塊的簡(jiǎn)單原理描述如下：

鑒頻鑒相器： 對(duì)輸入的參考信號(hào)信號(hào)和反饋回路的信號(hào)進(jìn)行頻率和相位的比較，輸出一個(gè)代表兩者差異的信號(hào)至低通濾波器。
低通濾波器： 將輸入信號(hào)中的高頻成分濾除，保留直流部分送至壓控振蕩器。
壓控振蕩器： 輸出一個(gè)周期信號(hào),其頻率由輸入電壓所控制。
反饋回路 ： 將壓控振蕩器輸出的信號(hào)送回至鑒頻鑒相器。通常壓控振蕩器的輸出信號(hào)的頻率大于參考信號(hào)的頻率，因此需在此加入分頻器以降低頻率。




分類


按照實(shí)現(xiàn)技術(shù)，可以分為模擬鎖相環(huán)(Analog PLL)和數(shù)字鎖相環(huán)(Digital PLL)。
按照反饋回路，可以分為整數(shù)倍分頻鎖相環(huán)(Integer-N PLL)和分?jǐn)?shù)倍分頻鎖相環(huán)(Fractional-N PLL)。
按照鑒頻鑒相器的實(shí)現(xiàn)方式，可以分為電荷泵鎖相環(huán)(Charge-Pump PLL)和非電荷泵鎖相環(huán)。
按照環(huán)路的帶寬，它可以分為寬帶鎖相環(huán)(Wide band loop PLL)和窄帶鎖相環(huán)(Narrow band loop PLL)。




性能指標(biāo)

對(duì)于鎖相環(huán)來(lái)說(shuō)，最關(guān)鍵的性能是在于相位噪聲(Phase noise)和動(dòng)態(tài)性能。

鎖相環(huán)的相位噪聲對(duì)通信系統(tǒng)的整體性能影響甚大，因此設(shè)計(jì)中對(duì)相位噪聲的要求有具體而嚴(yán)格的指標(biāo)要求。
鎖相環(huán)的動(dòng)態(tài)性能決定了它能夠同步參考源的速度和精度，以及在多大范圍內(nèi)能夠跟蹤參考源。
鎖相環(huán)的動(dòng)態(tài)性能包括：鎖定時(shí)間(Lock time)，捕獲范圍(Capture range)，鎖定范圍(Hold range)等。

另外，鎖相環(huán)的穩(wěn)定性指標(biāo)包括：環(huán)路帶寬(Loop bandwidth)，相位裕度(Phase marge)等。

• 通信詞典解釋