锁相环 PLL 的组成和应用

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锁相环路，简称PLL，作用：可以锁定相位，可以消除频率误差。
0 r( J. _5 |4 ?* O7 C# }4 U1、锁相环路基本组成
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2 \7 z6 `1 Y# s4 S0 Q3 [. b鉴相器（PD）：用以比较ui、uo相位，输出反映相位误差的电压uD(t)。
0 y3 h; m1 @4 r( e7 p: E' m- L  j: a环路滤波器（LF）：用以滤除误差信号中的高频分量和噪声，提高系统稳定性。
压控振荡器(VCO)：在uC(t)控制下输出相应频率 fo。
1 R! c2 y+ C% r% J" o( _. h若两正弦信号频率相等，则二者之相位差恒定；反之，只要保持其相位差恒定，即可使两信号频率相等。
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" |4 M; l+ i$ K8 r* U8 ?; c锁相环路的基本工作原理：
若wi ≠wo，则ui(t)和uo(t)之间产生相位变化 → uD(t) ，与瞬时误差相位成正比→uc(t)，滤除了高频分量和噪声→ wo ，去接近wi ；最终使 wi = wo ，相位误差为常数，环路锁定，这时的相位误差称为剩余相位误差或稳态相位误差。
. ^9 S: o. e4 X6 s) g# f2、锁相环路的数学模型
鉴相器的相位模型：
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模型为：

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0 F0 G/ H  ?6 q# x" b压控振荡器的相位模型：
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模型为：
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环路滤波器的电路模型：

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模型为：

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PLL的相位模型和基本方程：

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上式是一个非线性微分方程,它完整地描述了环路的控制过程。
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' a4 u) C6 \  X, N! j. O锁相环路(PLL)是一个传递相位的闭环系统，只要研究它的相位数学模型或它的微分方程，即可获得该系统的完整性能。

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; L' H% J$ ~  E3、锁相环路的捕捉与跟踪

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. q+ M1 T! P; i. f4、 集成锁相环路
通用型单片集成锁相环路L562简介：
5 |2 w! S* V* v1 o: X3 Z) d' z4 E为多功能单片集成PLL。内部除有PD、VCO外，还有三个放大器和一个限幅器。工作频率可达30MHz。
' @0 B7 o: g" y" i$ N5 S/ d1 i鉴相器（PD）采用双差分对模拟相乘器电路，压控振荡器（VCO）采用射极耦合多谐振荡器电路。限幅器用于限制锁相环路的直流增益，以控制环路同步带的大小。
) _) O0 \* x8 U. f" ~, ?* t只需单电源供电，一般采用18V电源，最大电流14mA。输入信号电压最大值为3V。
' a8 X+ x  q  f' x3 nL562内部结构与外引脚排列：

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( P8 U5 B) h. x  H5 l; _L562内部的射极耦合多谐VCO：

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CMOS锁相环路CD4046简介：为数字PLL。内有两个PD、VCO、缓冲放大器、输入信号放大与整形电路、内部稳压器等。具有电源电压范围宽（5~15V）、功耗低、输入阻抗高  等优点。工作频率0~1MHz。内部VCO产生50%占空比的方波。输出电平可与TTL电平或CMOS电平兼容。

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