锁相技术第3章 锁相环的跟踪性能(锁定性能).pptVIP

第3章锁相环的跟踪性能

（锁定性能）;2;3;3.1环路稳定性;5;3.1.1稳定性判据;7;8;9;相位余量（相位裕度）;11;12;13;14;例1：已知RC积分滤波器的二阶环：，RC积分滤波器时间，计算环路的相位余量。并应用MATLAB画出环路开环频率响应的波特图，进行验证。

;16;17;18;3.1.4理想二阶环;20;21;22;3.1.5高阶环路稳定性分析与设计;24;25;例4设计一个三阶锁相环。已知环路增益，二阶环路滤波器电路如图3.11所示，设计环路滤波器参数，使环路带宽（3dB带宽）。

;3.2暂态响应;28;29;3.2.2环路对典型暂态相位信号的响应;理想二阶锁相环对相位阶跃信号的响应;32;33;RC积分滤波器二阶锁相环对相位阶跃信号的响应;理想二阶锁相环对频率阶跃的响应;36;RC积分滤波器二阶锁相环对频率阶跃的响应;理想二阶环对频率斜升信号的响应;39;扫描速率R;如果输入频率的扫描速率，环路将失锁。

如果环路初始状态是出于失锁状态，，环路将无法锁定。

要注意的是：输入频率的扫描速率，只是论理限制。实际系统由于存在噪声、干扰等因素，一般取输入频率的扫描速率。;42;3.2.3环路的稳态相差;对于同一种环路来说，输入信号变化得越快，跟踪性能就越差。例如，一阶环可以无误差地跟踪相位阶跃信号，但跟踪频率阶跃（也就是相位斜升）时就出现了固定的相差

，跟踪频率斜升信号（也就是相位加速度信号）就出现无限大的稳态相差，说明这不能跟踪的。又例如理想二阶环，它能无误差地跟踪相位阶跃和相位斜升信号，但在跟踪相位加速度时就出现了稳态相位误差。

同一信号加入不同的锁相环路，其稳态相差式不同的。对于相位阶跃信号，各种环路都能无误差地跟踪。对于频率阶跃信号，一阶环、采用RC积分滤波器和无源比例积分滤波器的非理想二阶环，将有固定的稳态相差，而理想二阶环和三阶环则能无误差地跟踪。对于频率斜升信号，一阶环、采用RC积分滤波器和无源比例积分滤波器的非理想二阶环已无法跟踪，理想二阶环跟踪时有固定的稳态相差，理想三阶环则可无误差地跟踪。

;关于环路的“阶”与“型”。从上面的讨论我们看到，对于同一种信号而言，环路跟踪性能的好坏似乎并不取决于“阶”。例如，一阶环、RC积分滤波器和采用无源比例积分滤波器的非理想二阶环，其跟踪稳态相差的性能是一样的。而理想二阶环跟踪稳态相差要优于前三者。那么，同是二阶环，为何稳态跟踪性能会不同呢？

事实上，决定环路稳态跟踪相差的不是环路开环传递函数总极点的个数——“阶”，而是在原点处的极点个数——“型”。在原点处的极点个数也就是环路中理想积分环节的个数。“型”的作用很容易从通过拉氏变换终值定理求解稳态相差的过程中体现出来。;关于环路的“阶”与“型”;思考题

表3-1中有些情况下的稳态相差等于零，鉴相器输出的误差电压，大家是否有这样的疑问：环路的跟踪状态是如何得以维持的？;3.3稳态响应;1、采用RC积分器滤波器的二阶环;50;采用RC积分滤波器二阶环的截止频率如下方法求得。令

;误差频率响应;53;2、采用有源比例滤波器的理想二阶环;理想二阶环的截止频率;误差频率响应;3、采用无源比例积分器的二阶环;综上所述，二阶锁相环的闭环频率响应都是低通特性，误差频率响应呈高通特性，也就是说，只要输入信号的相位调制频率小于环路的自然振荡频率，那么环路可以良好的传递相位调制，压控振荡器的输出相位就可良好的跟踪输入相位的变化，环路相位误差很小；而当输入信号的相位调制频率大于环路的自然振荡频率时，那么环路就不能传递相位调制，压控振荡器的输出相位就不能跟踪输入相位的变化，环路相位误差很大，输出相位将跟随输入相位的变化，这反映在误差频率响应上就呈现高通特性。

二阶锁相环闭环频率响应和误差频率响应在附近都有过冲现象，且越小过冲越厉害。