鎖相環就是鎖定相位的環路，它一種典型的反饋控制電路，利用外部輸入的參考信號控制環路內部振蕩信號的頻率和相位，實現輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，一般用于閉環跟蹤電路。是無線電發射中使頻率較為穩定的一種方法，主要有VCO（壓控振蕩器）和PLL IC （鎖相環集成電路），壓控振蕩器給出一個信號，一部分作為輸出，另一部分通過分頻與PLL IC所產生的本振信號作相位比較，為了保持頻率不變，就要求相位差不發生改變，如果有相位差的變化，則PLL IC的電壓輸出端的電壓發生變化，去控制VCO，直到相位差恢復，達到鎖相的目的。能使受控振蕩器的頻率和相位均與輸入信號保持確定關系的閉環電子電路。

　　鎖相環的工作原理

　　1.壓控振蕩器的輸出經過采集并分頻；

　　2.和基準信號同時輸入鑒相器；

　　3.鑒相器通過比較上述兩個信號的頻率差，然后輸出一個直流脈沖電壓；

　　4.控制VCO，使它的頻率改變；

　　5.這樣經過一個很短的時間，VCO的輸出就會穩定于某一期望值。

　　鎖相環可用來實現輸出和輸入兩個信號之間的相位同步。當沒有基準（參考）輸入信號時，環路濾波器的輸出為零（或為某一固定值）。這時，壓控振蕩器按其固有頻率fv進行自由振蕩。當有頻率為fR的參考信號輸入時，uR和uv同時加到鑒相器進行鑒相。如果fR和fv相差不大，鑒相器對uR和uv進行鑒相的結果，輸出一個與uR和uv的相位差成正比的誤差電壓ud，再經過環路濾波器濾去ud中的高頻成分，輸出一個控制電壓uc，uc將使壓控振蕩器的頻率fv（和相位）發生變化，朝著參考輸入信號的頻率靠攏，最后使fv=fR，環路鎖定。環路一旦進入鎖定狀態后，壓控振蕩器的輸出信號與環路的輸入信號（參考信號）之間只有一個固定的穩態相位差，而沒有頻差存在。這時就稱環路已被鎖定。

　　鎖相環的組成

　　鎖相環通常由鑒相器（PD）、環路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三部分組成，鎖相環組成的原理框圖如圖8-4-1所示。鎖相環中的鑒相器又稱為相位比較器，它的作用是檢測輸入信號和輸出信號的相位差，并將檢測出的相位差信號轉換成uD（t）電壓信號輸出，該信號經低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC（t），對振蕩器輸出信號的頻率實施控制。

　　鎖相環在調制和解調中的應用

　　為了實現信息的遠距離傳輸，在發信端通常采用調制的方法對信號進行調制，收信端接收到信號后必須進行解調才能恢復原信號。

　　所謂的調制就是用攜帶信息的輸入信號ui來控制載波信號uC的參數，使載波信號的某一個參數隨輸入信號的變化而變化。載波信號的參數有幅度、頻率和位相，所以，調制有調幅（AM）、調頻（FM）和調相（PM）三種。

　　調幅波的特點是頻率與載波信號的頻率相等，幅度隨輸入信號幅度的變化而變化；調頻波的特點是幅度與載波信號的幅度相等，頻率隨輸入信號幅度的變化而變化；調相波的特點是幅度與載波信號的幅度相等，相位隨輸入信號幅度的變化而變化。調幅波和調頻波的示意圖如圖8-4-4所示。

　　上圖的（a）是輸入信號，又稱為調制信號；圖（b）是載波信號，圖（c）是調幅波和調頻波信號。

　　解調是調制的逆過程，它可將調制波uO還原成原信號ui。

　　鎖相環在調頻和解調電路中的應用

　　調頻波的特點是頻率隨調制信號幅度的變化而變化。由8-4-6式可知，壓控振蕩器的振蕩頻率取決于輸入電壓的幅度。當載波信號的頻率與鎖相環的固有振蕩頻率ω0相等時，壓控振蕩器輸出信號的頻率將保持ω0不變。若壓控振蕩器的輸入信號除了有鎖相環低通濾波器輸出的信號uc外，還有調制信號ui，則壓控振蕩器輸出信號的頻率就是以ω0為中心，隨調制信號幅度的變化而變化的調頻波信號。由此可得調頻電路可利用鎖相環來組成，由鎖相環組成的調頻電路組成框圖如圖8-4-5所示。

　　根據鎖相環的工作原理和調頻波的特點可得解調電路組成框圖如圖8-4-6所示。

　　鎖相環在頻率合成電路中的應用

　　在現代電子技術中，為了得到高精度的振蕩頻率，通常采用石英晶體振蕩器。但石英晶體振蕩器的頻率不容易改變，利用鎖相環、倍頻、分頻等頻率合成技術，可以獲得多頻率、高穩定的振蕩信號輸出。

　　輸出信號頻率比晶振信號頻率大的稱為鎖相倍頻器電路；輸出信號頻率比晶振信號頻率小的稱為鎖相分頻器電路。鎖相倍頻和鎖相分頻電路的組成框圖如圖8-4-7所示。

　　圖中的N大于1時，為分頻電路；當0《1時，為倍頻電路。