鎖相環(huán)路

鎖相環(huán)路簡稱鎖相環(huán)( PLL )，是一種輸出一定頻率信號的振電路，也稱為相位同步環(huán)( 回路)。該回路利用外部施加的基準(zhǔn)信號與PLL 回路內(nèi)的振蕩器輸出的相位差恒定的反饋控制來產(chǎn)生振蕩信號。電子設(shè)備在正常工作時,通常需要外部的輸入信號與內(nèi)部的振蕩信號同步，利用鎖相環(huán)路就可以實(shí)現(xiàn)這個目的。 

鎖相環(huán)路簡稱鎖相環(huán)( PLL )，是一種輸出一定頻率信號的振電路，也稱為相位同步環(huán)( 回路)。該回路利用外部施加的基準(zhǔn)信號與PLL 回路內(nèi)的振蕩器輸出的相位差恒定的反饋控制來產(chǎn)生振蕩信號。電子設(shè)備在正常工作時,通常需要外部的輸入信號與內(nèi)部的振蕩信號同步，利用鎖相環(huán)路就可以實(shí)現(xiàn)這個目的。

在LPC2103中，鎖相環(huán)接收的輸人時鐘頻率范圍僅為10~25MHz。輸入頻率通過一個電流控制振蕩器(CCO)倍增到范圍10~70MHz。倍頻器可以是1~32的整數(shù)(實(shí)際倍頻值受CPU最高頻率的限制,LPC2103最高頻率可達(dá)到70MHz)。CCO的操作頻率為156~320MHz,因此在環(huán)中有一個額外的分頻器,在PLL提供所需要的輸出頻率時使CCO保持在其頻率范圍內(nèi)。輸出分頻器可設(shè)置為2、4、8或16分頻來產(chǎn)生輸出時鐘。由于輸出分頻器的最小值為2，它保證了PLL輸出有50%的占空比。2100433B

鎖相環(huán)路造價信息

市場價 信息價 詢價
材料名稱 規(guī)格/型號 市場價
（除稅）		 工程建議價
（除稅）		 行情 品牌 單位 稅率 供應(yīng)商 報價日期
PBI高頻頭（單極化數(shù)字寬帶鎖相環(huán)） 規(guī)格型號：PLC-900-Ku 查看價格 查看價格

PBI

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PBI高頻頭（單極化數(shù)字寬帶帶鎖相環(huán)） 規(guī)格型號：PLC-900-C 查看價格 查看價格

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嘉州Cal140194-C高頻頭（本振5.15GHz）（+-12kHz鎖相環(huán)） 規(guī)格型號：Cal140194-C 查看價格 查看價格

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諾賽特Norsat1208HB-Ku高頻頭(本振11.3GHz)（+-25kHz鎖相環(huán)） 規(guī)格型號：Norsat1208HB-Ku 查看價格 查看價格

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諾賽特Norsat10750LB-Ku高頻頭(本振11.3GHz)（+-75kHz鎖相環(huán)） 規(guī)格型號：Norsat10750LB-Ku 查看價格 查看價格

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諾賽特Norsat3120-C高頻頭(本振5.15GHz)（+-5kHz鎖相環(huán)） 規(guī)格型號：Norsat3120-C 查看價格 查看價格

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嘉州Cal150345-Ku高頻頭（本振11.30GHz）（+-25kHz鎖相環(huán)） 規(guī)格型號：Cal150345-Ku 查看價格 查看價格

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諾賽特Norsat1108HB-Ku高頻頭(本振11.3GHz)（+-10kHz鎖相環(huán)） 規(guī)格型號：Norsat1108HB-Ku 查看價格 查看價格

諾賽特

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材料名稱 規(guī)格/型號 除稅
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信息價		 行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時間
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臺班 汕頭市2012年4季度信息價
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臺班 廣州市2011年1季度信息價
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臺班 汕頭市2011年1季度信息價
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材料名稱 規(guī)格/需求量 報價數(shù) 最新報價
（元）		 供應(yīng)商 報價地區(qū) 最新報價時間
Ku波段鎖相低噪聲放大器 HS1057BF PLL LNB,本振頻率:11.3GHz,頻率穩(wěn)定度±5KHz|1臺 1 查看價格 北京星港衛(wèi)訊科技發(fā)展有限公司    2015-09-07
Ku波段鎖相低噪聲放大器 HS1057BF PLL LNB,本振頻率:11.3GHz,頻率穩(wěn)定度±5KHz|1臺 1 查看價格 南京中網(wǎng)衛(wèi)星通信股份有限公司    2015-09-11
感應(yīng)環(huán)路放大器 主流常用配置|25臺 3 查看價格 廣州市熹尚科技設(shè)備有限公司 廣東   2020-04-28
雙環(huán)路控制器 -|2套 3 查看價格 深圳市車安科技發(fā)展有限公司    2016-10-11
空氣采樣環(huán)路接口模塊 空氣采樣環(huán)路接口模塊|4個 1 查看價格 深圳市查知科技有限公司 全國   2019-06-19
FSK環(huán)路中繼板 RGT-07人工交換機(jī)單板8路用戶,FSK接收主叫號碼 用于模擬用戶中繼|2套 1 查看價格 上海新殿光電子科技有限公司    2015-12-03
方形塑料帶環(huán)路錐 高70cm,重量 4.8kg|3354個 1 查看價格 廣西南寧大路通交通設(shè)施有限公司 廣西  南寧市 2015-09-17
環(huán)路地感線 HT-DGXQ|4套 1 查看價格 佛山市易昌祥機(jī)械有限公司 廣西  賀州市 2017-08-14

鎖相環(huán)路常見問題

鎖相環(huán)路文獻(xiàn)

車輛檢測器鎖相環(huán)路的設(shè)計 車輛檢測器鎖相環(huán)路的設(shè)計

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評分： 4.5

環(huán)形線圈檢測器是高速公路中常用的車輛檢測器 ,它具有性能穩(wěn)定、性價比高的優(yōu)點(diǎn)。本文從環(huán)形線圈檢測單元電路存在的問題 ,提出了運(yùn)用鎖相技術(shù)的車輛檢測器框圖 ,并對鎖相環(huán)路的各個部分進(jìn)行了設(shè)計。

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單相電力鎖相環(huán)技術(shù)綜述 單相電力鎖相環(huán)技術(shù)綜述

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頁數(shù)： 4頁

評分： 4.4

鎖相同步技術(shù)是保障并網(wǎng)裝置正常運(yùn)行的一個重要因素,本文綜述了當(dāng)前主要的單相鎖相環(huán)系統(tǒng)及其控制。結(jié)合三相鎖相環(huán)的控制方法,對幾種常見的鑒相器改進(jìn)方案,如虛擬乘法器鑒相、微分法構(gòu)造虛擬兩相鑒相及FIR構(gòu)造虛擬兩相鑒相法,進(jìn)行了理論分析、MATLAB建模、仿真分析,并基于DSP實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

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一.鎖相環(huán)的基本組成

許多電子設(shè)備要正常工作，通常需要外部的輸入信號與內(nèi)部的振蕩信號同步，利用鎖相環(huán)路就可以實(shí)現(xiàn)這個目的。

鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環(huán)(PLL)。鎖相環(huán)的特點(diǎn)是：利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號的頻率和相位。

因鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過程中，當(dāng)輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來。

鎖相環(huán)通常由鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LF)和壓控振蕩器(VCO)三部分組成，鎖相環(huán)組成的原理框圖如圖8-4-1所示。

鎖相環(huán)中的鑒相器又稱為相位比較器，它的作用是檢測輸入信號和輸出信號的相位差，并將檢測出的相位差信號轉(zhuǎn)換成uD(t)電壓信號輸出，該信號經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC(t)，對振蕩器輸出信號的頻率實(shí)施控制。

二.鎖相環(huán)的工作原理

鎖相環(huán)中的鑒相器通常由模擬乘法器組成，利用模擬乘法器組成的鑒相器電路如圖8-4-2所示。

鑒相器的工作原理是：設(shè)外界輸入的信號電壓和壓控振蕩器輸出的信號電壓分別為：

(8-4-1)

(8-4-2)

式中的ω0為壓控振蕩器在輸入控制電壓為零或?yàn)橹绷麟妷簳r的振蕩角頻率，稱為電路的固有振蕩角頻率。則模擬乘法器的輸出電壓uD為：

用低通濾波器LF將上式中的和頻分量濾掉，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓uC(t)。即uC(t)為：

(8-4-3)

式中的ωi為輸入信號的瞬時振蕩角頻率，θi(t)和θO(t)分別為輸入信號和輸出信號的瞬時位相，根據(jù)相量的關(guān)系可得瞬時頻率和瞬時位相的關(guān)系為：

即

(8-4-4)

則，瞬時相位差θd為

(8-4-5)

對兩邊求微分，可得頻差的關(guān)系式為

(8-4-6)

上式等于零，說明鎖相環(huán)進(jìn)入相位鎖定的狀態(tài)，此時輸出和輸入信號的頻率和相位保持恒定不變的狀態(tài)，uc(t)為恒定值。當(dāng)上式不等于零時，說明鎖相環(huán)的相位還未鎖定，輸入信號和輸出信號的頻率不等，uc(t)隨時間而變。

因壓控振蕩器的壓控特性如圖8-4-3所示，該特性說明壓控振蕩器的振蕩頻率ωu以ω0為中心，隨輸入信號電壓uc(t)的變化而變化。該特性的表達(dá)式為

(8-4-6)

上式說明當(dāng)uc(t)隨時間而變時，壓控振蕩器的振蕩頻率ωu也隨時間而變，鎖相環(huán)進(jìn)入“頻率牽引”，自動跟蹤捕捉輸入信號的頻率，使鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定的狀態(tài)，并保持ω0=ωi的狀態(tài)不變。

三、鎖相環(huán)的應(yīng)用

3.1.鎖相環(huán)在調(diào)制和解調(diào)中的應(yīng)用

(1)調(diào)制和解調(diào)的概念

為了實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸，在發(fā)信端通常采用調(diào)制的方法對信號進(jìn)行調(diào)制，收信端接收到信號后必須進(jìn)行解調(diào)才能恢復(fù)原信號。

所謂的調(diào)制就是用攜帶信息的輸入信號ui來控制載波信號uC的參數(shù)，使載波信號的某一個參數(shù)隨輸入信號的變化而變化。載波信號的參數(shù)有幅度、頻率和位相，所以，調(diào)制有調(diào)幅(AM)、調(diào)頻(FM)和調(diào)相(PM)三種。

調(diào)幅波的特點(diǎn)是頻率與載波信號的頻率相等，幅度隨輸入信號幅度的變化而變化;調(diào) 頻波的特點(diǎn)是幅度與載波信號的幅度相等，頻率隨輸入信號幅度的變化而變化;調(diào)相波的特點(diǎn)是幅度與載波信號的幅度相等，相位隨輸入信號幅度的變化而變化。調(diào) 幅波和調(diào)頻波的示意圖如圖8-4-4所示。

上圖的(a)是輸入信號，又稱為調(diào)制信號;圖(b)是載波信號，圖(c)是調(diào)幅波和調(diào)頻波信號。

解調(diào)是調(diào)制的逆過程，它可將調(diào)制波uO還原成原信號ui。

3.2.鎖相環(huán)在調(diào)頻和解調(diào)電路中的應(yīng)用

調(diào)頻波的特點(diǎn)是頻率隨調(diào)制信號幅度的變化而變化。由8-4-6式可知，壓控振蕩 器的振蕩頻率取決于輸入電壓的幅度。當(dāng)載波信號的頻率與鎖相環(huán)的固有振蕩頻率ω0相等時，壓控振蕩器輸出信號的頻率將保持ω0不變。若壓控振蕩器的輸入信 號除了有鎖相環(huán)低通濾波器輸出的信號uc外，還有調(diào)制信號ui，則壓控振蕩器輸出信號的頻率就是以ω0為中心，隨調(diào)制信號幅度的變化而變化的調(diào)頻波信號。 由此可得調(diào)頻電路可利用鎖相環(huán)來組成，由鎖相環(huán)組成的調(diào)頻電路組成框圖如圖8-4-5所示。

根據(jù)鎖相環(huán)的工作原理和調(diào)頻波的特點(diǎn)可得解調(diào)電路組成框圖如圖8-4-6所示。

3.3.鎖相環(huán)在頻率合成電路中的應(yīng)用

在現(xiàn)代電子技術(shù)中，為了得到高精度的振蕩頻率，通常采用石英晶體振蕩器。但石英晶體振蕩器的頻率不容易改變，利用鎖相環(huán)、倍頻、分頻等頻率合成技術(shù)，可以獲得多頻率、高穩(wěn)定的振蕩信號輸出。

輸出信號頻率比晶振信號頻率大的稱為鎖相倍頻器電路;輸出信號頻率比晶振信號頻率小的稱為鎖相分頻器電路。鎖相倍頻和鎖相分頻電路的組成框圖如圖8-4-7所示。

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鎖相環(huán)路是一個相位誤差控制系統(tǒng) ,通過比較輸入信號與壓控振蕩器輸出信號之間的相位差 , 產(chǎn)生一個對應(yīng)于 2 個信號相位差的誤差電壓 , 該誤差電壓經(jīng)處理后去調(diào)整壓控振蕩器的頻率或相位 。當(dāng)環(huán)路鎖定時 ,誤差控制電壓為一固定值 ,壓控振蕩器輸出頻率與輸入信號頻率相等 。鎖相環(huán)路的這一特點(diǎn) ,使得它在頻率合成領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用 ,用來實(shí)現(xiàn)對信號頻率的精確控制 ?。

頻率合成技術(shù)是現(xiàn)代通信系統(tǒng)的重要組成部分 ,它是將一個高穩(wěn)定度和高準(zhǔn)確度的基準(zhǔn)頻率經(jīng)過四則運(yùn)算產(chǎn)生同樣穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度的任意頻率 。直接數(shù)字頻率合成( DDS) 在基帶信號處理系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛 ,具有頻率分辨率高 、頻率準(zhǔn)確度好的顯著優(yōu)點(diǎn) ,但是它的最大缺點(diǎn)是輸出頻率不能太高 , 由數(shù)字技術(shù)帶來的相位量化噪聲和 D/A 變換器帶來的幅度量化噪聲可能導(dǎo)致很高的總輸出噪聲電平 。因此 ,對于寬頻帶射頻振蕩器來說 ,鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)仍是主流 ?。

鎖相環(huán)作為頻率合成的主要部件 , 由鑒相器( PD )、環(huán)路濾波器( LPF)、壓控振蕩器( VCO )和可編程序 N 分頻器組成 。根據(jù)分頻器 1/ N 取值方式的不同 , 頻率合成鎖相環(huán)路主要有 2 種形式 : 整數(shù)分頻鎖相環(huán)和小數(shù)分頻鎖相環(huán) 。當(dāng) N 取整數(shù)時 , 為整數(shù)分頻鎖相環(huán) ; 當(dāng)N 取小數(shù)時 ,為小數(shù)分頻鎖相環(huán) ?。

1 整數(shù)分頻鎖相環(huán)

整數(shù)分頻鎖相環(huán)外接一個固定頻率信號 f OS C ,經(jīng)過 1/R 分頻后得到鑒相頻率f PD , 壓控振蕩器 f VCO 經(jīng)過 1/ N 分頻后與 f PD 鑒相 。在這個環(huán)路中 , 設(shè)頻率分辨率為 f CH 。環(huán)路鎖定后 ,f VCO與 f OSC之間關(guān)系如下fVCO =fOSC ×NR考慮到輸出信號的相位噪聲特性 , 希望盡可能提高鑒相器頻率 f PD 而使 N 值最小 。因?yàn)?N 為整數(shù) ,所以鑒相器頻率 f PD 最大可以選擇為頻率分辨率 f CH 。鑒相器頻率 f PD 的計算公式如下f PD =GCD( f OC , f CH)式中 GCD( x , y) 表示 x 和 y 的最大公約數(shù) ?。

2 小數(shù)分頻鎖相環(huán)

小數(shù)分頻鎖相環(huán)工作方式下 , N 設(shè)定為小數(shù) ,可以用下式表示N = N INT +FnumFden式中 N INT表示 N 值的整數(shù)部分 , Fnum表示分子 ,Fden表示分母 。于是 , 小數(shù)分頻鎖相環(huán)的鑒相頻率計算公式為f PD = GCD( f OSC , f CH ×Fden)比較整數(shù)和小數(shù)分頻鎖相環(huán)之間工作方式的不同 ,不難看出 ,整數(shù)分頻鎖相方式下 , 無法在單個環(huán)路實(shí)現(xiàn)高頻率 、小步進(jìn)的頻率合成 ,需要通過多個環(huán)路才能實(shí)現(xiàn) 。而在小數(shù)分頻鎖相方式下則可以解決這一問題 ?。

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1.鎖相環(huán)的基本組成

許多電子設(shè)備要正常工作，通常需要外部的輸入信號與內(nèi)部的振蕩信號同步，利用鎖相環(huán)路就可以實(shí)現(xiàn)這個目的。

鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環(huán)(PLL)。鎖相環(huán)的特點(diǎn)是：利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號的頻率和相位。

因鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過程中，當(dāng)輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來。

鎖相環(huán)通常由鑒相器(PD)、環(huán)路濾波器(LF)和壓控振蕩器(VCO)三部分組成，鎖相環(huán)組成的原理框圖如圖8-4-1所示。

鎖相環(huán)中的鑒相器又稱為相位比較器，它的作用是檢測輸入信號和輸出信號的相位差，并將檢測出的相位差信號轉(zhuǎn)換成uD(t)電壓信號輸出，該信號經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC(t)，對振蕩器輸出信號的頻率實(shí)施控制。

2.鎖相環(huán)的工作原理

鎖相環(huán)中的鑒相器通常由模擬乘法器組成，利用模擬乘法器組成的鑒相器電路如圖8-4-2所示。

鑒相器的工作原理是：設(shè)外界輸入的信號電壓和壓控振蕩器輸出的信號電壓分別為：

(8-4-1)

(8-4-2)

式中的ω0為壓控振蕩器在輸入控制電壓為零或?yàn)橹绷麟妷簳r的振蕩角頻率，稱為電路的固有振蕩角頻率。則模擬乘法器的輸出電壓uD為：

用低通濾波器LF將上式中的和頻分量濾掉，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓uC(t)。即uC(t)為：

(8-4-3)

式中的ωi為輸入信號的瞬時振蕩角頻率，θi(t)和θO(t)分別為輸入信號和輸出信號的瞬時位相，根據(jù)相量的關(guān)系可得瞬時頻率和瞬時位相的關(guān)系為：

即

(8-4-4)

則，瞬時相位差θd為

(8-4-5)

對兩邊求微分，可得頻差的關(guān)系式為

(8-4-6)

上式等于零，說明鎖相環(huán)進(jìn)入相位鎖定的狀態(tài)，此時輸出和輸入信號的頻率和相位保持恒定不變的狀態(tài)，uc(t)為恒定值。當(dāng)上式不等于零時，說明鎖相環(huán)的相位還未鎖定，輸入信號和輸出信號的頻率不等，uc(t)隨時間而變。

因壓控振蕩器的壓控特性如圖8-4-3所示，該特性說明壓控振蕩器的振蕩頻率ωu以ω0為中心，隨輸入信號電壓uc(t)的變化而變化。該特性的表達(dá)式為

(8-4-6)

上式說明當(dāng)uc(t)隨時間而變時，壓控振蕩器的振蕩頻率ωu也隨時間而變，鎖相環(huán)進(jìn)入“頻率牽引”，自動跟蹤捕捉輸入信號的頻率，使鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定的狀態(tài)，并保持ω0=ωi的狀態(tài)不變。

鎖相環(huán)的應(yīng)用

1.鎖相環(huán)在調(diào)制和解調(diào)中的應(yīng)用

(1)調(diào)制和解調(diào)的概念

為了實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸，在發(fā)信端通常采用調(diào)制的方法對信號進(jìn)行調(diào)制，收信端接收到信號后必須進(jìn)行解調(diào)才能恢復(fù)原信號。

所謂的調(diào)制就是用攜帶信息的輸入信號ui來控制載波信號uC的參數(shù)，使載波信號的某一個參數(shù)隨輸入信號的變化而變化。載波信號的參數(shù)有幅度、頻率和位相，所以，調(diào)制有調(diào)幅(AM)、調(diào)頻(FM)和調(diào)相(PM)三種。

調(diào)幅波的特點(diǎn)是頻率與載波信號的頻率相等，幅度隨輸入信號幅度的變化而變化;調(diào) 頻波的特點(diǎn)是幅度與載波信號的幅度相等，頻率隨輸入信號幅度的變化而變化;調(diào)相波的特點(diǎn)是幅度與載波信號的幅度相等，相位隨輸入信號幅度的變化而變化。調(diào) 幅波和調(diào)頻波的示意圖如圖8-4-4所示。

上圖的(a)是輸入信號，又稱為調(diào)制信號;圖(b)是載波信號，圖(c)是調(diào)幅波和調(diào)頻波信號。

解調(diào)是調(diào)制的逆過程，它可將調(diào)制波uO還原成原信號ui。

2.鎖相環(huán)在調(diào)頻和解調(diào)電路中的應(yīng)用

調(diào)頻波的特點(diǎn)是頻率隨調(diào)制信號幅度的變化而變化。由8-4-6式可知，壓控振蕩 器的振蕩頻率取決于輸入電壓的幅度。當(dāng)載波信號的頻率與鎖相環(huán)的固有振蕩頻率ω0相等時，壓控振蕩器輸出信號的頻率將保持ω0不變。若壓控振蕩器的輸入信 號除了有鎖相環(huán)低通濾波器輸出的信號uc外，還有調(diào)制信號ui，則壓控振蕩器輸出信號的頻率就是以ω0為中心，隨調(diào)制信號幅度的變化而變化的調(diào)頻波信號。 由此可得調(diào)頻電路可利用鎖相環(huán)來組成，由鎖相環(huán)組成的調(diào)頻電路組成框圖如圖8-4-5所示。

根據(jù)鎖相環(huán)的工作原理和調(diào)頻波的特點(diǎn)可得解調(diào)電路組成框圖如圖8-4-6所示。

3.鎖相環(huán)在頻率合成電路中的應(yīng)用

在現(xiàn)代電子技術(shù)中，為了得到高精度的振蕩頻率，通常采用石英晶體振蕩器。但石英晶體振蕩器的頻率不容易改變，利用鎖相環(huán)、倍頻、分頻等頻率合成技術(shù)，可以獲得多頻率、高穩(wěn)定的振蕩信號輸出。

輸出信號頻率比晶振信號頻率大的稱為鎖相倍頻器電路;輸出信號頻率比晶振信號頻率小的稱為鎖相分頻器電路。鎖相倍頻和鎖相分頻電路的組成框圖如圖8-4-7所示。

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