“鎖相環(huán)是一種反饋系統(tǒng)，其中電壓控制振蕩器和相位比較器相互連接，使得振蕩器頻率(相位)可以準(zhǔn)確跟蹤施加的頻率或相位調(diào)制信號(hào)的頻率。 鎖相環(huán)可用來(lái)從固定的低頻信號(hào)生成穩(wěn)定的輸出頻率信號(hào)。 ”

在這里我們首先根據(jù)上圖鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明每一個(gè)模塊的功能，然后綜合每一個(gè)模塊的功能說(shuō)明鎖相環(huán)的原理，并展示出我們個(gè)人搭建的鎖相環(huán)的仿真結(jié)果，效果肯定是不如工業(yè)級(jí)鎖相環(huán)的，僅供參考。

鎖相環(huán)中每一個(gè)模塊的作用

VCO的Symbol

要想討論清楚鑒頻鑒相器(PFD)，我們得繼續(xù)來(lái)看整體得鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)如上圖，在這里我們可以看到，這是一個(gè)反饋系統(tǒng)，輸出信號(hào)通過(guò)接線傳輸回鑒頻鑒相器，形成一個(gè)環(huán)路，這與我們之前學(xué)模電是看到得輸入信號(hào)與輸出信號(hào)同時(shí)輸入到一個(gè)運(yùn)放或者是加法器的結(jié)構(gòu)是相通的，他們都是反饋系統(tǒng)，不過(guò)這里不同的是輸入信號(hào)與輸出信號(hào)都傳輸進(jìn)了一個(gè)名為鑒頻鑒相器的信號(hào)處理器件。那么這個(gè)信號(hào)處理器件有什么功能呢？

我們要求這個(gè)器件能對(duì)如下條件做出響應(yīng)，由此我們就能通過(guò)負(fù)反饋使得輸出信號(hào)的頻率不斷地接近輸入信號(hào)的頻率。

• 輸出信號(hào)與輸入信號(hào)頻率不同時(shí)，鑒頻鑒相器輸出一個(gè)電壓反映兩個(gè)信號(hào)頻率還不相等。
• 輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位不同時(shí)，鑒頻鑒相器輸出一個(gè)電壓反映兩個(gè)信號(hào)相位還不相等。
• 當(dāng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)同頻同相時(shí)，鑒頻鑒相器沒(méi)有信號(hào)輸出。

同頻不同相

不同頻率

d.電荷泵

章節(jié)總結(jié)由此我們我們通過(guò)這四個(gè)模塊連接成的一個(gè)反饋環(huán)路，我們實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出信號(hào)頻率上的負(fù)反饋，由此使得輸出信號(hào)始終會(huì)跟蹤輸入信號(hào)的頻率和相位，并與輸入信號(hào)的頻率、相位保持一致。有了對(duì)鎖相環(huán)的清晰理解，那么我們也就能理解開(kāi)頭我們放的那張倍頻功能電路的原理了。

總體原理敘述：由振蕩器（OSC）為鑒頻鑒相器（PFD）提供參考電壓，VCO輸出電壓后反饋到PFD，并通過(guò)PFD與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，PFD對(duì)兩者的相位誤差進(jìn)行檢測(cè)，提供一個(gè)與相位差相關(guān)的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)電荷泵(CP)后電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，信號(hào)流經(jīng)低通濾波器后，轉(zhuǎn)化成一個(gè)儲(chǔ)存下來(lái)的電壓，信號(hào)繼續(xù)傳入壓控振蕩器（VCO），由此提供一個(gè)調(diào)整過(guò)后的反饋信號(hào)，由此循環(huán)往復(fù)，直至輸出信號(hào)與PFD參考信號(hào)同頻同相。

附：總體上鑒頻鑒相器分為兩種，帶有電壓輸出的PFD和帶有電流輸出的PFD，后者就是通常所指的電荷泵。電壓輸出型PFD通常容易使得頻率合成器的輸出信號(hào)產(chǎn)生不理想的雜散頻率，但是這種情況通常在電流輸出型PFD中不存在，所以在實(shí)際應(yīng)用中電流型輸出的PFD更為常用。

鎖相環(huán)頂層原理圖

不考慮加入分頻器的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)：

鎖相環(huán)頂層原理圖

但是這里的輸出信號(hào)并不是50%占空比，這里面似乎有點(diǎn)問(wèn)題，我們目前還拿不準(zhǔn)問(wèn)題出在哪里，需要請(qǐng)教一下各位，歡迎大家評(píng)論。