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1、1主要内容主要内容n4-1 引言 n4-2锁相环路的线性分析n4-2 锁相环路的非线性分析n4-3 集成锁相环n4-4 锁相环路的应用2本章参考文献n郑继禹等编.锁相环路原理和应用,人民邮电出版社,1984n罗伟雄等编.锁相技术与应用.北京理工大学出版社3作业：n教科书P189：n4-8，4-94反馈控制电路反馈控制电路 n信信号号有有三三个个参参量量：幅幅度度、频频率率、相相位位。利利用用负负反反馈馈方方式式分分别别控控制制这这三三个个参参量量，可可形形成成三三种类型的反馈控制电路种类型的反馈控制电路. .4-1 引言引言5自动增益控制自动增益控制 ( (AGCAGC: Automatic
2、Gain Control) : Automatic Gain Control) 自自 动动 频频 率率 控控 制制 ( (AFCAFC: : Automatic Automatic Frequency Frequency Control)Control)锁相环路锁相环路 n( (PLLPLL: Phase Locked Loop): Phase Locked Loop) 6一一 AGC原理简原理简介介nAGCAGC通通常常在在接接收收放放大大中中使使用用，以以保保证证在在接接收收信信号号强强弱弱变变化化悬悬殊殊( (几几百百微微伏伏几几百百毫毫伏伏变变化化) )的的条条件件下下，保保持持放放大
3、大器器输输出出电电平平为某一设定值。为某一设定值。7高高放放混混频频低低放放中中放放检检波波低低通通直直放放AGC延延迟迟Backward AGC 后向后向AGC一般在接收机的高放或中放级使用，反馈控制量一般在接收机的高放或中放级使用，反馈控制量一般取自检波输出。一般取自检波输出。 8No AGCDelayed AGCSimple AGC102030405060-35-10-20-30-25-15-509例如：例如：Simple AGC Circuit 低通低通 检波检波 中放前级中放前级 10二二 AFC原理简介原理简介带有AFC功能的AM超外差接收机 混频器混频器中放中放滤波放大滤波放大V
4、COVCOAM波至检波波至检波限幅限幅鉴频鉴频VCOVCO压控特性压控特性鉴频特性鉴频特性S S曲线曲线起始频差稳态频差11频频率率调调节节进进入入稳稳态态后后，稳稳态态频频差差不不会会为零！为零！任何负反馈控制系统，其反馈控制量任何负反馈控制系统，其反馈控制量的稳态误差不为零的稳态误差不为零。 12压控振荡器压控振荡器ui鉴相器鉴相器环路滤波器环路滤波器uDuCuO锁相环路的组成框图锁相环路的组成框图fifoPLL基本组成原理与环路方程基本组成原理与环路方程 13n1 鉴相器（鉴相器（Phase Detector，PD）1415鉴相器的相位模型鉴相器的相位模型i（t）+Kdsine（t）o（
5、t）uo（t）162 环路滤波器环路滤波器uc(t)=F(p) uD(t)uc（t）RC无源滤波器无源滤波器uD（t）17uc（t）uD（t）RC无源比例积分滤波器无源比例积分滤波器18uD（t）uc（t）R1CR1有源比例积分滤波器有源比例积分滤波器193 压控振荡器（Voltage Control Oscillator，VCO）20o（t）uc（t）o0控制特性控制特性21环路输出/输入相位之间的关系为K0 uc（t）o（t）=K0uc（t）dtK0uc（t）o（t）=K0uc（t）的相位模型的相位模型22环路的传输函数i（t）Kdsine（t）o（t）uD（t）锁相环路相位模型锁相环路相
6、位模型F（P）K0/Pe（t）uc（t）232425环路闭环传输函数：环路闭环传输函数：26一阶环路无环路滤波器的一阶环路无环路滤波器的一阶环路输入信号频率和输入信号频率和VCOVCO输出频率差为输出频率差为0 0时时27环路锁定所允许的最大频差：环路锁定所允许的最大频差：28线性环路的频率响应和暂态响应线性环路的频率响应和暂态响应n1 环路的频率响应n（1）闭环频率响应(采用有源比例积分滤波器)2930误差频率响应误差频率响应(采用有源比例积分滤波器)31环路的暂态响应环路的暂态响应n假设环路是线性系统，t0 时处于锁定状态, t=0 时环路出现不同的相位变化. 观察输出相位的变化过程 (采
7、用有源比例积分滤波器)nt5B3dB; （2）环路增益不能太大；2 假锁1 锁相接收机锁相接收机522 锁相鉴频锁相鉴频鉴鉴 相相环路滤波环路滤波VCO输出滤波输出滤波输入输入输出输出输出滤波输出滤波锁相鉴频器组成锁相鉴频器组成锁相鉴频器组成锁相鉴频器组成535455普通鉴相器的门限效应与锁相鉴频器的门限效应普通鉴相器的门限效应与锁相鉴频器的门限效应ui(t)+n(t)n(t)ui(t) x(t)y(t)ui(t)+n(t)n(t)ui(t) x(t)y(t)信号与窄带噪声的合成矢量信号与窄带噪声的合成矢量5657n(t)n(t)420-2tt n(t)的的变化和频率尖峰的形成变化和频率尖峰的形成58频率合成器频率合成器参考参考频率源频率源脉冲脉冲形成形成取样保持取样保持鉴相器鉴相器环路环路滤波滤波VCOuR(t)frus(t)Mfr取样环的组成取样环的组成uR(t)us(t)uD(t)R1R2R3C1C取样保持鉴相器取样保持鉴相器596061数字式锁相频率合成器数字式锁相频率合成器频率源频率源数字分频数字分频 M鉴相器鉴相器F(S)VCOfo/Mfrfo=M fr数字式锁相频率合成器的组成数字式锁相频率合成器的组成6263
