鎖相環(huán)PLL1教學講解課件

了解鎖相環(huán)的基本工作原理；掌握鎖相環(huán)工作過程的分析方法；了解鎖相環(huán)在實際中的應用。了解鎖相環(huán)的基本工作原理；1概述PLL基本原理PD特性分析XORPD原理濾波器特性VCO特性簡單PLL分析CPPFD原理CPPLL分析PLL數(shù)學模型PLL傳遞函數(shù)PLL的應用概述21920年出現(xiàn)了超外差收音機，原理和鎖相環(huán)類似；鎖相的概念是30年代提出；1932有人論述了無線電信號的同步接收，《相位鎖定》，H.deBellescize；第一次普遍應用鎖相環(huán)的是電視接收機中的水平掃描和垂直掃描的同步方面。1920年出現(xiàn)了超外差收音機，原理和鎖相環(huán)類似；3第一次空間應用是從發(fā)射第一批人造衛(wèi)星開始的；多譜勒效應和本身頻漂，頻率誤差很大，108M+/-3KHz；要求普通接收機有6KHz的帶寬，而信號本身可包含在大約6Hz的帶寬內(nèi)；噪聲功率與帶寬成正比，若用普通接收機，要花1000倍的代價，才能把有用的信號找出來；噪聲可以用窄帶濾波器來抑制，因此，具有窄頻帶寬和跟蹤特性的鎖相技術的應用是必然的。第一次空間應用是從發(fā)射第一批人造衛(wèi)星開始的；4目前，PLL技術的應用更為廣泛；遠到太空，近到你身邊；大到衛(wèi)星通訊，小到手機、無線耳機，甚至幾塊錢的小收音機。目前，PLL技術的應用更為廣泛；5反饋控制系統(tǒng)的分類自動增益控制（AGC）電路：在輸入信號幅度變化很大的情況下，使輸出信號幅度保持恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化的一種自動控制電路，AGC控制的是電壓。自動頻率控制（AFC）電路：是一種頻率反饋控制系統(tǒng)，AFC電路控制的是信號的頻率。自動相位控制（APC）電路：又叫鎖相環(huán)路。(PhaseLockedLoop，簡稱PLL)，是一種相位反饋控制系統(tǒng)，鎖相環(huán)路控制的是信號的相位。反饋控制系統(tǒng)的分類6反饋控制系統(tǒng)的特點AFC的特點：誤差信號是頻率，所以穩(wěn)定時有頻差;APC的特點：誤差信號是相位，所以穩(wěn)定時有相差。反饋控制系統(tǒng)的特點7基本的PLL包括：鑒相器（PD）；低通（環(huán)路）濾波器（LPF）；壓控震蕩器（VCO）。基本的PLL包括：8鑒相器的輸出信號是輸入信號和壓控振蕩器輸出信號之間相位差的函數(shù)；vd(t)經(jīng)環(huán)路濾波器濾波，濾除高頻分量提取出直流分量后，成為壓控振蕩器的控制電壓；在vp(t)的作用下，壓控振蕩器輸出信號的頻率將發(fā)生相應變化并反饋到鑒相器，經(jīng)過一段時間后，VCO的頻率逐漸接近vi(t)的頻率；相位差維持在一個小的范圍，則進入穩(wěn)定狀態(tài)。鑒相器的輸出信號是輸入信號和壓控振蕩器輸出信號之間相位差的函9捕獲狀態(tài)：環(huán)路由失鎖進入鎖定的過程壓控振蕩器的頻率向著接近輸入信號頻率的方向變化；捕獲狀態(tài)：環(huán)路由失鎖進入鎖定的過程10鎖定狀態(tài)：跟蹤輸入信號相位的漂移或調(diào)制變化的過程穩(wěn)態(tài)后，壓控振蕩器的輸出信號頻率與輸入信號頻率相等；穩(wěn)態(tài)后，輸出信號相位與輸入信號相位差為一定值。鎖定狀態(tài)：跟蹤輸入信號相位的漂移或調(diào)制變化的過程11監(jiān)測兩個輸入信號的相位差的電路，叫鑒相器。監(jiān)測兩個輸入信號的相差；用輸出電壓的大小來反映監(jiān)測結(jié)果。監(jiān)測兩個輸入信號的相位差的電路，叫鑒相器。12常用的鑒相器有四種類型數(shù)字鑒相器；模擬鑒相器；抽樣鑒相器；鑒頻鑒相器；根據(jù)不同的要求，使用不同的鑒相器。常用的鑒相器有四種類型13鑒相器的特性輸出的平均值和輸入的相位差成線性比例（）；和之間是直線關系，且當時，直線過原點；鑒相器的增益就是直線的斜率，單位為伏/弧度。鑒相器的特性14為鑒相器的最大輸出電壓，它在一定程度上反映了鑒相器的靈敏度。為鑒相器的最大輸出電壓，它在一定程度上反映了鑒相器的15我們分析具有正弦鑒相特性的鑒相器，比如模擬乘法器，模擬乘法器是一個合適的鑒相器的數(shù)學模型，但卻很少在實際中應用。因為，典型的模擬乘法器只能工作在較低頻。我們分析具有正弦鑒相特性的鑒相器，比如模擬乘法器，模擬乘法器16鎖相環(huán)PLL1教學講解課件17鎖相環(huán)PLL1教學講解課件18鎖相環(huán)PLL1教學講解課件19鎖相環(huán)PLL1教學講解課件20

輸入、輸出信號經(jīng)過鑒相器相乘后得到：輸入、輸出信號經(jīng)過鑒相器相乘后得到：21鎖相環(huán)PLL1教學講解課件22鎖相環(huán)PLL1教學講解課件23鎖相環(huán)PLL1教學講解課件24鎖相環(huán)PLL1教學講解課件25鎖相環(huán)PLL1教學講解課件26鎖相環(huán)PLL1教學講解課件27鎖相環(huán)PLL1教學講解課件28鎖相環(huán)PLL1教學講解課件29鎖相環(huán)PLL1教學講解課件30了解鎖相環(huán)的基本工作原理；掌握鎖相環(huán)工作過程的分析方法；了解鎖相環(huán)在實際中的應用。了解鎖相環(huán)的基本工作原理；31概述PLL基本原理PD特性分析XORPD原理濾波器特性VCO特性簡單PLL分析CPPFD原理CPPLL分析PLL數(shù)學模型PLL傳遞函數(shù)PLL的應用概述321920年出現(xiàn)了超外差收音機，原理和鎖相環(huán)類似；鎖相的概念是30年代提出；1932有人論述了無線電信號的同步接收，《相位鎖定》，H.deBellescize；第一次普遍應用鎖相環(huán)的是電視接收機中的水平掃描和垂直掃描的同步方面。1920年出現(xiàn)了超外差收音機，原理和鎖相環(huán)類似；33第一次空間應用是從發(fā)射第一批人造衛(wèi)星開始的；多譜勒效應和本身頻漂，頻率誤差很大，108M+/-3KHz；要求普通接收機有6KHz的帶寬，而信號本身可包含在大約6Hz的帶寬內(nèi)；噪聲功率與帶寬成正比，若用普通接收機，要花1000倍的代價，才能把有用的信號找出來；噪聲可以用窄帶濾波器來抑制，因此，具有窄頻帶寬和跟蹤特性的鎖相技術的應用是必然的。第一次空間應用是從發(fā)射第一批人造衛(wèi)星開始的；34目前，PLL技術的應用更為廣泛；遠到太空，近到你身邊；大到衛(wèi)星通訊，小到手機、無線耳機，甚至幾塊錢的小收音機。目前，PLL技術的應用更為廣泛；35反饋控制系統(tǒng)的分類自動增益控制（AGC）電路：在輸入信號幅度變化很大的情況下，使輸出信號幅度保持恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化的一種自動控制電路，AGC控制的是電壓。自動頻率控制（AFC）電路：是一種頻率反饋控制系統(tǒng)，AFC電路控制的是信號的頻率。自動相位控制（APC）電路：又叫鎖相環(huán)路。(PhaseLockedLoop，簡稱PLL)，是一種相位反饋控制系統(tǒng)，鎖相環(huán)路控制的是信號的相位。反饋控制系統(tǒng)的分類36反饋控制系統(tǒng)的特點AFC的特點：誤差信號是頻率，所以穩(wěn)定時有頻差;APC的特點：誤差信號是相位，所以穩(wěn)定時有相差。反饋控制系統(tǒng)的特點37基本的PLL包括：鑒相器（PD）；低通（環(huán)路）濾波器（LPF）；壓控震蕩器（VCO）?；镜腜LL包括：38鑒相器的輸出信號是輸入信號和壓控振蕩器輸出信號之間相位差的函數(shù)；vd(t)經(jīng)環(huán)路濾波器濾波，濾除高頻分量提取出直流分量后，成為壓控振蕩器的控制電壓；在vp(t)的作用下，壓控振蕩器輸出信號的頻率將發(fā)生相應變化并反饋到鑒相器，經(jīng)過一段時間后，VCO的頻率逐漸接近vi(t)的頻率；相位差維持在一個小的范圍，則進入穩(wěn)定狀態(tài)。鑒相器的輸出信號是輸入信號和壓控振蕩器輸出信號之間相位差的函39捕獲狀態(tài)：環(huán)路由失鎖進入鎖定的過程壓控振蕩器的頻率向著接近輸入信號頻率的方向變化；捕獲狀態(tài)：環(huán)路由失鎖進入鎖定的過程40鎖定狀態(tài)：跟蹤輸入信號相位的漂移或調(diào)制變化的過程穩(wěn)態(tài)后，壓控振蕩器的輸出信號頻率與輸入信號頻率相等；穩(wěn)態(tài)后，輸出信號相位與輸入信號相位差為一定值。鎖定狀態(tài)：跟蹤輸入信號相位的漂移或調(diào)制變化的過程41監(jiān)測兩個輸入信號的相位差的電路，叫鑒相器。監(jiān)測兩個輸入信號的相差；用輸出電壓的大小來反映監(jiān)測結(jié)果。監(jiān)測兩個輸入信號的相位差的電路，叫鑒相器。42常用的鑒相器有四種類型數(shù)字鑒相器；模擬鑒相器；抽樣鑒相器；鑒頻鑒相器；根據(jù)不同的要求，使用不同的鑒相器。常用的鑒相器有四種類型43鑒相器的特性輸出的平均值和輸入的相位差成線性比例（）；和之間是直線關系，且當時，直線過原點；鑒相器的增益就是直線的斜率，單位為伏/弧度。鑒相器的特性44為鑒相器的最大輸出電壓，它在一定程度上反映了鑒相器的靈敏度。為鑒相器的最大輸出電壓，它在一定程度上反映了鑒相器的45我們分析具有正弦鑒相特性的鑒相器，比如模擬乘法器，模擬乘法器是一個合適的鑒相器的數(shù)學模型，但卻很少在實際中應用。因為，典型的模擬乘法器只能工作在較低頻。我們分析具有正弦鑒相特性的鑒相器，比如模擬乘法器，模擬乘法器46鎖相環(huán)PLL1教學講解課件47鎖相環(huán)PLL1教學講解課件48鎖相環(huán)PLL1教學講解課件49鎖相環(huán)PLL1教學講解課件