锁相环随笔(一)
1:鎖相環(huán)的目的:使本振輸出信號的相位與輸入信號的相位保持一致;
2:鎖相環(huán)是一個閉環(huán)的相位控制系統(tǒng),輸入信號對環(huán)路起作用的是它的瞬時相位,幅度通常是固定的;
3:輸出信號的幅度通常也是固定的,瞬時相位受到輸入信號瞬時相位的控制;
4:本振信號的初始頻率:也成為自由振蕩頻率,即沒有控制電壓時的本振信號頻率;
5:鎖定(捕獲):一般輸入信號與本振信號的初始頻率是不同的,兩者之差即固有頻差,若沒有相位跟蹤系統(tǒng),則瞬時相差將隨時間的增加而增加; 而鎖相環(huán)的相位跟蹤會迫使輸出信號的相位跟蹤輸入信號相位的變化,最終相位差會保持在一個有限的范圍+,其中為無窮小量。這就是鎖相環(huán)的鎖定(捕獲)過程。捕獲過程中,瞬時相差和瞬時頻差會隨時間變化;
?6:跟蹤:鎖相環(huán)從起始狀態(tài)開始,由于存在固有頻差,相差將隨著時間增加跨越一個又一個(即一次又一次周期跳躍),瞬時相差最終會穩(wěn)定在附近,頻差接近于0;這就是鎖相環(huán)的同步狀態(tài)(跟蹤狀態(tài));
7:捕獲時間:從鎖相環(huán)接收到信號至鎖相環(huán)進(jìn)入同步狀態(tài)的時間;該時間與鎖相環(huán)的參數(shù)以及起始狀態(tài)有關(guān);
8:對于給定的鎖相環(huán)來說,能否通過捕獲進(jìn)入同步狀態(tài)完全取決于起始頻差(起始固有頻差),若起始頻差超過某一范圍,鎖相環(huán)就不能捕獲了。這個范圍的大小稱為捕獲帶;
9:鎖相環(huán)鎖定之后無頻差,這是鎖相環(huán)的獨特優(yōu)點;
10:鑒相器:是一個相位比較裝置,用來檢測輸入信號相位與反饋信號相位之間的相差;鑒相器輸出的誤差信號是相差的函數(shù)。
? ? ? ? 鑒相器的鑒相特性多種多樣,有正弦形特性,三角形特性,鋸齒形特性等,最常用的還是正弦形特性,即正弦鑒相器。
? ? ? ? 鑒相器常用結(jié)構(gòu)為乘法器和低通濾波器串接。
11:環(huán)路濾波器:具有低通特性,可以起到低通濾波器作用,更重要的是可以對鎖相環(huán)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
? ? ? ? 常用的環(huán)路濾波器有RC積分濾波器,無源比例積分濾波器,有源比例積分濾波器三種。常用的是有源比例積分濾波器。
12:壓控振蕩器:在鎖相環(huán)中作為被控振蕩器,振蕩頻率隨輸入的控制電壓線性變化。壓控振蕩器的輸出反饋到了鑒相器上,對鑒相器輸出的誤差電壓起作用的不是頻率,而是相位。
? ? ? ? 壓控振蕩器有一個積分因子,由相位與角頻率之間的積分關(guān)系形成。壓控振蕩器是鎖相環(huán)中的積分環(huán)節(jié)。
13:數(shù)控振蕩器:數(shù)控振蕩器是壓控振蕩器的數(shù)字化實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。用于產(chǎn)生頻率及相位可控的正余弦波信號。
總結(jié)
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