PLL(鎖相環(huán))電路原理

在通信機(jī)等所使用的振蕩電路，其所要求的頻率范圍要廣，且頻率的穩(wěn)定度要高。無(wú)論多好的LC振蕩電路，其頻率的穩(wěn)定度，都無(wú)法與晶體振蕩電路比較。但是，晶體振蕩器除了可以使用數(shù)字電路分頻以外，其頻率幾乎無(wú)法改變。如果采用PLL(鎖相環(huán))(相位鎖栓回路，PhaseLockedLoop)技術(shù)，除了可以得到較廣的振蕩頻率范圍以外，其頻率的穩(wěn)定度也很高。此一技術(shù)常使用于收音機(jī)，電視機(jī)的調(diào)諧電路上，以及CD唱盤上的電路。

PLL(鎖相環(huán))電路的基本構(gòu)成

PLL(鎖相環(huán))電路的概要

圖1所示的為PLL(鎖相環(huán))電路的基本方塊圖。此所使用的基準(zhǔn)信號(hào)為穩(wěn)定度很高的晶體振蕩電路信號(hào)。

此一電路的中心為相位此較器。相位比較器可以將基準(zhǔn)信號(hào)與VCO (Voltage Controlled Oscillator……電壓控制振蕩器)的相位比較。如果此兩個(gè)信號(hào)之間有相位差存在時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生相位誤差信號(hào)輸出。

(將VCO的振蕩頻率與基準(zhǔn)頻率比較，利用反饋電路的控制，使兩者的頻率為一致。)

利用此一誤差信號(hào)，可以控制VCO的振蕩頻率，使VCO的相位與基準(zhǔn)信號(hào)的相位(也即是頻率)成為一致。

PLL(鎖相環(huán))可以使高頻率振蕩器的頻率與基準(zhǔn)頻率的整數(shù)倍的頻率相一致。由于，基準(zhǔn)振蕩器大多為使用晶體振蕩器，因此，高頻率振蕩器的頻率穩(wěn)定度可以與晶體振蕩器相比美。

只要是基準(zhǔn)頻率的整數(shù)倍，便可以得到各種頻率的輸出。

從圖1的PLL(鎖相環(huán))基本構(gòu)成中，可以知道其是由VCO，相位比較器，基準(zhǔn)頻率振蕩器，回路濾波器所構(gòu)成。在此，假設(shè)基準(zhǔn)振蕩器的頻率為fr，VCO的頻率為fo。

在此一電路中，假設(shè)fr》fo時(shí)，也即是VC0的振蕩頻率fo比f(wàn)r低時(shí)。此時(shí)的相位比較器的輸出PD會(huì)如圖2所示，產(chǎn)生正脈波信號(hào)，使VCO的振蕩器頻率提高。相反地，如果fr《fo時(shí)，會(huì)產(chǎn)生負(fù)脈波信號(hào)。

(此為利用脈波的邊緣做二個(gè)信號(hào)的比較。如果有相位差存在時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生正或負(fù)的脈波輸出。)

此一PD脈波信號(hào)經(jīng)過(guò)回路濾波器(LoopFilter)的積分，便可以得到直流電壓VR，可以控制VCO電路。

由于控制電壓vr的變化，VCO振蕩頻率會(huì)提高。結(jié)果使得fr=f。在f與f的相位成為一致時(shí)，PD端子會(huì)成為高阻抗?fàn)顟B(tài)，使PLL(鎖相環(huán))被鎖栓(Lock)。

相位比較器的工作原理

此所說(shuō)明的相位比較器為相位.頻率比較器(PFC：Phase-Frequency Comparator)之型式，后述之LSIMC145163P便內(nèi)藏有此一電路。

此一型式的相位此較器并非只做相位的比較，也即是，并非只做之比較，在頻率f不同的場(chǎng)合，也可以做為頻率比較器工作原理。

所謂相位差利時(shí)△與時(shí)間t的關(guān)系為

在只做相位檢出的場(chǎng)合，例如，可能分辨不出是延遲300°或前進(jìn)60°?？墒牵谙辔?頻率比較器中，如果fr》fo則被視為是相位延遲。

回路濾波器的選擇方法