PLL相锁定环教程和底漆

相位锁定环,PLL是一个关键的RF电路构建块,但它们似乎通常被神秘笼罩。找出他们的工作方式。


相位锁定环,PLL教程 /引物包括:
相位锁定循环,PLL基础知识相检测器PLL电压控制的振荡器VCOPLL循环过滤器


相位锁定环或PLL是一个特别有用的电路块,广泛用于射频或无线应用中。

鉴于其有用性,相锁定的循环或PLL可在许多无线,收音机和通用电子产品中找到,从手机到广播收音机,电视,Wi-Fi路由器,对讲机谈话无线电到专业通信系统等等。beplayer体育官网



相位锁定循环,PLL应用

相位锁定的循环接收到其锁定的信号,然后可以从其自己的内部VCO输出此信号。乍一看,这似乎并不是特别有用,但是有了一点独创性,可以开发大量相锁定的环路应用程序。

某些相位锁定循环应用程序包括:

  • FM解调:一个主要的相位锁定循环应用程序是FM解调器。对于现在相对便宜的PLL芯片,该PLL应用程序可以从FM信号中解调高质量的音频。
  • AM解调:相位锁定回路可用于振幅调制信号的同步解调。使用此方法,PLL锁定在载体上,以便可以生成接收器中的参考。由于这与载体的频率完全相对应,因此可以是带有传入信号的混合器来同步解调AM。
  • 间接频率合成器:在频率合成器中使用是最重要的相位锁定循环应用程序之一。尽管还使用了直接数字合成,但间接频率合成构成了主要相位锁定环的应用之一。
  • 信号恢复:相锁定环能够锁定到信号的事实使其能够提供干净的信号,并记住如果有短的中断,请记住信号频率。此相位锁定的循环应用程序用于许多在短时间内可能会中断信号的区域,例如使用脉冲传输时。
  • 定时分布:另一个相位锁定的循环应用程序是在数字逻辑电路和系统中精确定时的时钟脉冲,例如在微处理器系统中。

相位锁定环基本概念 - 相位

相位锁定循环PLL操作的关键是两个信号之间的相位差以及检测它的能力。然后使用有关相位误差或两个信号之间的相位差的信息来控制循环的频率。

要更多地了解相位差的概念,可以看到两个波形,通常被视为正弦波,因为它们可能会出现在示波器上。如果同时触发了两个信号,它们将出现在屏幕上的不同点。

线性图也可以以圆的形式表示。循环的开头可以表示为圆上的特定点,并且随着时间的流逝,波形上的点围绕圆圈移动。因此,完整的循环等于360°或2π弧度。圆上的瞬时位置代表该给定矩相对于循环开始时的相位。

正弦波上点的相角
正弦波上点的相角

相位差的概念使这个概念进一步。尽管我们之前看过的两个信号具有相同的频率,但峰和槽在同一位置不出现。

据说这两个信号之间存在相差。该相差是它们之间的角度。可以看出,这是两个波形上同一点之间的角度。在这种情况下,已经采用了零交叉点,但是只要两者都相同,任何点就足够了。

该相差也可以在圆上表示,因为两个波形由于其相位差而在周期的不同点上。相位差异为一个角度:它是从圆的中心到表示波形的点之间的两条线之间的角度。

两个信号之间的相差
信号之间的相差

当那里有两个信号具有不同的频率时,发现两个信号之间的相位差总是变化的。这样做的原因是每个周期的时间都不同,因此它们以不同的速率在圆圈中移动。

可以从此推断出,两个具有完全相同频率的信号的定义是它们之间的相位差是恒定的。两个信号之间可能存在相差。这仅意味着它们不能同时达到波形上的同一点。如果固定相位差,则意味着一个人落后或引导另一个信号相同的量,即它们处于相同的频率。

相锁定循环基础知识

相位锁定环PLL基本上是伺服回路的形式。尽管PLL在射频信号上执行其动作,但循环稳定性和其他参数的所有基本标准都是相同的。通过这种方式,相同的理论可以与应用于伺服循环的相位锁定循环。

基本相位锁定环基本图
基本相位锁定环基本图

一个基本的相位锁定循环,PLL,由三个基本元素组成:

  • 相比较器 /检测器:顾名思义,PLL中的该电路块比较了两个信号的相位,并根据两个信号之间的相位差产生电压。该电路可以采用多种形式。。。。。阅读更多有关相检测器。
  • 电压控制的振荡器VCO:电压控制的振荡器是产生通常被视为环路输出的射频信号的电路块。它的频率可以控制循环所需的操作频带。。。。。阅读更多有关电压控制的振荡器VCO。
  • 循环过滤器:该过滤器用于在相位锁定环PLL中从相比较器中过滤输出。它用于删除从VCO线(即参考和VCO输入)比较该相位的信号的任何组件。它还控制着循环的许多特征,包括环路稳定性,锁定速度等。。。。。阅读更多有关PLL循环过滤器。

相锁定循环操作

尽管数学分析及其操作的许多元素非常复杂,但PLL操作的基本概念相对简单

基本相位锁定环的图显示了PLL的三个主要元素:相位检测器,电压控制的振荡器和环滤波器。

在基本PLL中,参考信号和电压控制振荡器的信号连接到相检测器的两个输入端口。相位检测器的输出传递到环滤波器,然后将过滤的信号应用于电压控制的振荡器。

相位锁定循环显示电压
相位锁定环图显示电压

PLL内的电压控制的振荡器VCO产生进入相位检测器的信号。在这里,比较了来自VCO的信号和传入参考信号的阶段,并产生产生的差异或误差电压。这对应于两个信号之间的相位差。

相位检测器的误差信号通过低通滤波器,该滤波器控制着环路的许多属性,并消除了信号上的任何高频元素。一旦通过过滤器,将误差信号应用于VCO的控制端子作为其调谐电压。该电压中任何变化的感觉都使其试图减少相位差,从而尝试减少两个信号之间的频率。最初,循环将不锁定,误差电压会将VCO的频率拉到引用的频率,直到无法进一步减少误差并锁定循环为止。

当PLL(相位锁定环)锁定时,会产生稳态误差电压。通过使用相位检测器和VCO之间的放大器,可以将信号之间的实际误差降低至非常小的级别。但是,必须始终在VCO的控制端子上存在一些电压,因为这是在正确的频率上放置的。

存在稳定误差电压的事实意味着参考信号和VCO之间的相位差异不变。由于这两个信号之间的相位没有更改,这意味着两个信号在完全相同的频率上。



相位锁定环PLL是一个非常有用的构建块,特别是对于射频应用程序。PLL构成了许多RF系统的基础,包括间接频率合成器,一种FM解调器的形式,它可以从脉冲波形中恢复稳定的连续载体。通过这种方式,PLL相位锁定环是必不可少的RF构建工具。

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