测量用信号源第六章 2.ppt

?相位比较器将这个相位差变化鉴出，即输出与之相应 的误差电压 ， 通过环路滤波器加到VCO上。 相位比较器 压控振荡器 环路低通滤波器 ? VCO受误差电压控制，其输出频率朝着减小 固有频差的方向变化，即 向 靠拢，这叫 “频率牵引”现象。在一定条件下，环路通过频率牵 引， 愈来愈接近 ，直至 ，环路进入所 谓“锁定”状态。 ? 相位比较器 压控振荡器 环路低通滤波器 环路从失锁状态进入锁定状态的上述过程，称为锁相 环的捕捉过程。锁相环处于锁定状态的一个基本特性 是，输入信号 和VCO输出信号 之间只存在一个 稳态相位差，而不存在频率差。锁相合成法正是利用 锁相环的这一特性，把VCO的输出频率稳定在基准频 率上。 相位比较器 压控振荡器 环路低通滤波器 3、锁相合成技术的特点 锁相合成法克服了直接合成法的许多缺点，特别是集成技术的发展，使锁相合成法的优点——体积小、功耗小、价廉，且适合大规模生产更为突出，从而在频率合成中获得广泛应用。由于锁相式额率合成具有极宽的频率范围和十分良好的寄生信号抑制特性，从而输出频谱纯度很高(密寄输出可优于－140 dB)，而且输出频率易于用微机控制，锁相技术在频率合成器中的应用至今仍占重要地位。 四、直接数字频率合成技术（DDFS) DDFS标志着频率合成技术进入第三阶段，DDFS的主要特点是采用计算技术和微计算机参与频率合成。DDFS的优点是极易实现频率和相位控制，且切换时间快，尤其适用于合成任意波形。 五、有关锁相环的基本概念 1、锁相环的跟踪特性 相位比较器 压控振荡器 环路低通滤波器 当环路锁定时，VCO的输出频率(也称环路输出频率) 等于环路输入频率 ，环路输出频率可以指明地跟踪上输入频率的变化，这就是环路的跟踪特性，所以环路的锁定状态又称跟踪状态或同步状态。 2、同步带宽 当输入频率 变化超过一定范围(即固有频差的 大小 超过一定值)，输出频率 不再能跟踪输入频率 的变化，这时环路将“失锁”。在环路保持锁定的条件下，我们把输入频率所允许的最大变化范围定义为同步带宽。 相位比较器 压控振荡器 环路低通滤波器 在锁相合成法中，输入频率是基准频率 ，相对于输出频率 ，可认为 不变，那么同步带宽可理解为，在环路保持锁定的条件下，VCO频率 允许变化的最大范围。由此可知，若环路的同步带宽较宽，那么即使VCO本身的频率稳定度不太高，也可通过环路的作用把VCO的输出频率稳定在基准频率同一量级。 相位比较器 压控振荡器 环路低通滤波器 3、同步带宽的作用——表征环路跟踪性能的重要参数 4、相环的捕捉与捕捉带宽 锁相环在失锁状态时有固有频差 ，若调谐VCO的输出频率 ，使它逐渐向基准额率 靠近，即减小固有频差 ，只有当固有频差减小到一定值，环路才能从失锁状态进入锁定状态。环路最终能够自行进入锁定状态的最大允许的固有额差，叫做“捕捉带宽”。 相位比较器 压控振荡器 环路低通滤波器 5、捕捉过程 环路从失锁状态进入锁定状态的过程称捕捉过程。只要固有频差 小于环路的捕捉带宽，那么通过捕捉，环路总能进入锁定，当然捕捉过程是需要一定时间。一般锁相环的捕捉过程可分成两个阶段：频率牵引阶段和快捕阶段。 锁定 频率牵引阶段 快捕 6、锁相环的窄带滤波特性 锁相环只允许在输入频率 附近的频率成分通过，而阻止远离 频率成分通过。所以，锁相环具有窄带滤波特性，锁相环的这一特性是十分重要的。 7、锁相环中引入环路滤波器的目的 ? 可滤除相位比较器输出的高频成分与噪声。 ? 可改善锁相环的性能，并在设计上带来灵活性。 六、锁相环的几种基本形式 1、混频式锁相环 混频器M（－） 石英振荡器 内插振荡器 朝着 的方向牵引。 2、倍频式锁相环 输出 石英振荡器 脉冲形成电路 ? 脉冲控制环 脉冲控制环的基本形式 加到相位比较器的输入信号是重复频率等于基准频率的窄脉冲，而不是正弦被。VC