[工程科技]chapter2PLL的基本工作原理电子科技大学经典.ppt

* * Chapter 2 PLL的基本工作原理 2 .1 反馈控制系统 一. 一般构成 输入量 控制器 反馈网络 受控对象 反馈量 Noise(外部) 干扰(内部) 输出量 运算装置 反馈网络 受控对象 输入量 noise 误差信号 反馈量 + - 控制信号 干扰 输出量 对负反馈系统： 二. 反馈控制系统的功能特点： 1.极大提高系统的控制精度； 2.提高系统的响应速度； 3.降低系统输入端传递到输出端的干扰 与噪声； 4.降低非线性失真； 5.扩大系统的线性动态范围； 三.锁相环路的特性简介 2.2 锁定与跟踪的概念 PLL PLL Ui(t) Uo(t) θi(t) θo(t) input: Ui(t)=UiSin[ Wi t +θi (t) ] output: Uo(t)=UoCos[Wot +θo (t) ] 因为锁相环路是一个相位控制系统，输入 Ui(t)对环路起作用的是它的瞬时相位，输出Uo(t) 也是其瞬时相位受输入相位的控制， 因此，先讨论两个不同频率信号之间的相位 关系。 一.相位关系的描述： 矢量 Ui e Ui(t) Uoe Uo(t) j[Wi t +θi(t)] j[Wi t +θo(t)] 虚轴投影 实轴投影 Wot+θo(t) Wi t+θi(t) θe(t) Re Im Wo Wi θ (t) 2 1 θ (t) θe(t) Re Im Wo 输入和输出的相位差 θe(t)= [Wi t +θi(t)] – [Wo t +θo(t)] = (Wi – Wo) t +θi(t) – θo(t) 　　由于参考不同，θi(t)与θo(t)无法直接比较 输入信号的瞬时相位改写成： Wi t +θi(t)=Wo t +(Wi-Wo) t +θi(t) 令 ΔWo =Wi – Wo 为输入信号频率与环路自由振荡频率之差， 称为环路的固有频差。 　再令θ1 (t) =ΔWo t +θi(t)为输入信号以Wo 为参 考的瞬时相位 ; 同理, 输出信号的瞬时相位改写成 Wo t +θo(t) =Wo t + θ2(t) 　　　　　　　 θ2 (t) =θo(t) 则，环路的瞬时相差： θe(t) =θ1 (t) – θ2(t) 瞬时频差： θe(t) =θ1 (t) – θ2 (t)=ΔWo+dθi(t)/dt – dθo(t)/dt · · · 二. 捕获过程 输出信号跟踪输入信号一直到环路到达 锁定的过程。 捕获过程中瞬时相差θe(t)和瞬时频差 θe(t)均随时间变化，典型的变化曲线如下图: · 0 0 t t Tp 2π 4π 6π 8π +ε θe +ε - ΔW θe(t) θe(t) t t 0 a · 　　设系统最初进入同步状态[2nπ + ， ] 的时间为 t , 从t=t 的起始状态到达t=t 进入同步状态的全部过程称为捕获过程，捕获过程所需的时间 T p =t – t 成为捕获时间。 对一定环路，能否通过捕获进入同步完全取决于起始频差Δwo． 若ΔWo超过一定的范围，环路就不能捕获了。这个范围称为环路的捕获带ΔWp。 ε θe ε ΔW a 0 a a 0 三. 锁定状态 捕获结束，环路的状态稳定在： |θe(t)| ≤ ε |θe(t)| ≤ ε ΔW Θe 在环路输入固定频率信号，即dθi(t)/d t = 0 时 此时：θ1 (t) = ΔWo t +θi θe