锁相环路的基本工作原理.pptVIP

有源比例积分滤波器有源比例积分滤波器由运算放大器组成，电路如图1-10(a)所示，它的传输算子式中τ1=(R1+AR1+R2)C；τ2=R2C；A是运算放大器无反馈时的电压增益。若运算放大器的增益A很高，则组成；(b)频率特性图1-10有源比例积分滤波器的组成与对数频率特性(1-23)(1-22)负号对环路的工作没有影响，分析时可以不予考虑。故传输算子可以近似为式中τ1=R1C。(1-22)式传输算子的分母中只有一个p,是一个积分因子，故高增益的有源比例积分滤波器又称为理想积分滤波器。显然，A越大就越接近理想积分滤波器。此滤波器的频率响应为压控振荡器压控振荡器是一个电压-频率变换装置，在环中作为被控振荡器，它的振荡频率应随输入控制电压uc(t)线性地变化，即应有变换关系(1-24)图1-11压控振荡器的控制特性(1-25)由于压控振荡器的输出反馈到鉴相器上，对鉴相器输出误差电压ud(t)起作用的不是其频率，而是其相位图1-12压控振荡器的模型压控振荡器的这个数学模型如图1-12所示。从模型上看，压控振荡器具有一个积分因子1／p，这是相位与角频率之间的积分关系形成的。图1-13锁相环路的相位模型环路相位模型前面已分别得到了环路的三个基本部件的模型，按图1-4的环路构成，不难将这三个模型连接起来得到环路的模型，如图1-13。第3节环路的动态方程01按图1-13的环路相位模型,不难导出环路的动态方程02(1-26)03(1-27)04将(1-27)式代入(1-26)式得05令环路增益06(1-28)07(1-29)(1-30)将(1-29)式代入(1-28)式得这就是锁相环路动态方程的一般形式。从物理概念上可以逐项理解它的含意。式中pθe(t)显然是环路的瞬时频差。右边第一项瞬时频差=固有频差-控制频差(1-31)环路对输入固定频率的信号锁定之后，稳态频差等于零，稳态相差θe(∞)，为一固定值。此时误差电压即为直流，它经过F(j0)的过滤作用之后所得，到的控制电压也是直流。从方程(1-30)可以解出稳态相差单击此处可添加副标题例题：已知正弦型鉴相器的最大输出电压Ud=2V，压控振荡器的控制灵敏度Ko=104Hz/V，压控振荡器自由振荡频率为103KHz，如输入固有频率为1010KHz，环路能否锁定，如能锁定，锁定后控制电压和稳定相差是多少？环路增益K=UdKo=2×104Hz=4pi×104rad/s固有频差为Δωo=ωi-ω0=2pi×104rad/s环路达到稳定时，直流控制电压Uc=Δωo/Ko=2pi×104/2pi×104=1V单击此处添加大标题内容例如采用RC积分滤波器的环路，用(1-18)式代入(1-30)式得动态方程p+p2τ1)θe(t)=(p+p2τ1)θ1(t)-Ksinθe(t)(1-32)用无源比例积分滤波器环路，用(1-20)式代入(1-30)式得动态方程p+p2τ1)θe(t)=(p+p2τ1)θ1(t)-K(1+pτ2)sinθe(t)(1-33)用有源比例积分滤波器的环路，用(1-22)式代入(1-30)式得动态方程2τ1θe(t)=p2τ1θ1(t)-K(1+pτ2)sinθe(t)(1-34)《锁相技术》第1章锁相环路的基本工作原理《锁相技术》第1章锁相环路的基本工作原理

第1章锁相环路的基本工作原理

第1节锁定与跟踪的概念第2节环路组成第3节环路的动态方程第4节一阶锁相环路的捕获、锁定与失锁第1节锁定与跟踪的概念锁相环路(PLL)是一个相位跟踪系统，方框表示如图1-1(a)。设输入信号(1-1)图1-1相位跟踪系统框图(1-2)ωi是载波角频率；式中Ui是输入信号的幅度；若输入信号是未调载波，θi(t)即为常数，是ui(t)的初始相位；若输入信号是角调制信号(包括调频调相)，θi(t)即为时间的函数。设输出信号θi(t)是以载波相位ωit为参考的瞬时相位。式中Uo是输出信号的幅度；ωo是环内被控振荡器的自由振荡角频率，它是环路的一个重要参数；θo(t)是以自由振荡的载波相位ωot为参考的瞬时相位，在未受控制以前它是常数，在输入信号的控制之下，θo(t)即为时间的函数。添加标题添加标题添加标题添加标题添加标题(1-3)前面已经说到，被控振荡器的自由振荡角频率ωo是系统的一个重要参数，它的载波相位ωot可以作为一个参考相位。这样一来，输入信号的瞬时相