第四章锁相环路

1、1,主要内容,4-1 引言 4-2锁相环路的线性分析 4-2 锁相环路的非线性分析 4-3 集成锁相环 4-4 锁相环路的应用,2,本章参考文献,郑继禹等编.锁相环路原理和应用,人民邮电出版社,1984 罗伟雄等编.锁相技术与应用.北京理工大学出版社,3,作业：,教科书P189： 4-8，4-9,4,反馈控制电路,信号有三个参量：幅度、频率、相位。利用负反馈方式分别控制这三个参量，可形成三种类型的反馈控制电路.,4-1 引言,5,自动增益控制 (AGC: Automatic Gain Control) 自动频率控制 (AFC: Automatic Frequency Control) 锁相环路

2、 (PLL: Phase Locked Loop),6,一 AGC原理简介,AGC通常在接收放大中使用，以保证在接收信号强弱变化悬殊(几百微伏几百毫伏变化)的条件下，保持放大器输出电平为某一设定值。,7,后向AGC一般在接收机的高放或中放级使用，反馈控制量一般取自检波输出。,8,9,例如：Simple AGC Circuit,10,二 AFC原理简介,带有 A F C 功能的AM超外差接收机,11,频率调节进入稳态后，稳态频差不会为零！ 任何负反馈控制系统，其反馈控制量的稳态误差不为零。,12,PLL基本组成原理与环路方程,13,1 鉴相器（Phase Detector，PD）,14,15,1

3、6,2 环路滤波器,uc(t)=F(p)uD(t),17,18,19,3 压控振荡器（Voltage Control Oscillator，VCO）,20,21,环路输出/输入相位之间的关系为,22,环路的传输函数,23,24,25,环路闭环传输函数：,26,一阶环路,无环路滤波器的一阶环路,输入信号频率和VCO输出频率差为0时,27,环路锁定所允许的最大频差：,28,线性环路的频率响应和暂态响应,1 环路的频率响应 （1）闭环频率响应(采用有源比例积分滤波器),29,30,误差频率响应,(采用有源比例积分滤波器),31,环路的暂态响应,假设环路是线性系统，t0 时处于锁定状态, t=0 时环

4、路出现不同的相位变化. 观察输出相位的变化过程 (采用有源比例积分滤波器) t0, ui(t)=Uimsint uo(t)=Uomcost T=0, ui(t)=Uimsint+ i(t) uo(t)=Uomcost+ o(t) e(S)=1-H(S) i(S) 见教科书:P167,32,线性环路的噪声性能,33,34,35,36,环路等效噪声带宽BL,一阶环路： BL=K0Kd/4 有源比例积分滤波器的二阶环路： BL=n（1+42） /8,37,4-2 锁相环路的非线性分析,环路锁定、失锁、牵引过程,o= i - o （1） o 比较小时,38,39,（2） o 很大时 ，o= i - o

5、比较大，环路失锁,40,（3） o 不是很大时,41,环路的同步和捕捉性能,1 同步带 H 2 捕捉带 P 理想锁相环（有源比例积分滤波器） P = 实际环路 （1）无源比例积分滤波器 （2）有源比例积分滤波器 A运放增益,42,3 快捕带 P = 4 n 4 捕捉时间Tp,43,一阶环路的相图分析,44,A：稳定平衡点 B：不稳定平衡点,P = L=H =K,45,46,捕捉方法,1 扫描法,47,48,49,鉴频鉴相法,50,4-3 集成锁相环,CD4046内部电路框图,51,4-4 锁相环路的应用,问题： 1（1）Bi5B3dB; （2）环路增益不能太大； 2 假锁,1 锁相接收机,52,2 锁相鉴