笫7章锁相环路 7.1概述 72PLL基本原理 7.3PLL的线性分析 74PLL的非线性分析 75集成锁相环介绍 76PLL电路实例与应用举例 举例 PLL小结 2021年2月22日
2021年2月22日 1 笫7章 锁相环路 7.1 概 述 7.2 PLL基本原理 7.3 PLL的线性分析 7.4 PLL的非线性分析 7.5 集成锁相环介绍 7.6 PLL电路实例与应用举例 举例 PLL小结
75集成锁相环介绍 75.1集成锁相环分类 75.2工艺特点与频率范围 7.5.3实验用集成锁相环NE565电路分析 754数字锁相环 76PLL电路实例与应用举例 76.1PLL的基本特性与应用领域 7.6.2窄带跟踪滤波器(锁相接收机)-载波跟踪环 7.63相干解调器中的载波恢复电路平方环 7.6.4锁相鉴频-调制跟踪环 举例 PLL小结 2021年2月22日
2021年2月22日 2 7.5 集成锁相环介绍 7.5.1 集成锁相环分类 7.5.2 工艺特点与频率范围 7.5.3 实验用集成锁相环NE565电路分析 7.5.4 数字锁相环 7.6 PLL电路实例与应用举例 7.6.1 PLL的基本特性与应用领域 7.6.2 窄带跟踪滤波器（锁相接收机）--载波跟踪环 7.6.3 相干解调器中的载波恢复电路--平方环 7.6.4 锁相鉴频--调制跟踪环 举例 PLL小结
75集成锁相环介绍(续) 75.1集成锁相环分类 模拟环(APLL): 通用型(多功能):CO,PD,VCO+PD+AMP。 专用型:AMPM的解调,CTV中用的色度信号同步环。 数字环(DPLL): 通用型(多功能):ⅤCO,PD+VCO,PD+分频器。 专用型:频率合成器。 752工艺特点与频率范围 模拟型-双极性电路(0-50MHZ):NE565(<500KHZ; NE560,NE562(<30MHZ;NE564(<50MHZ。 数字型:双极性电路(0-250MHZ;CMOS电路(0-25MHZ) 2021年2月22日
2021年2月22日 3 7.5 集成锁相环介绍（续） 7.5.1 集成锁相环分类 ▪ 模拟环 （APLL）： 通用型（多功能）：VCO，PD，VCO + PD + AMP。 专用型：AM/PM 的解调，CTV中用的色度信号同步环。 ▪ 数字环（DPLL）： 通用型（多功能）：VCO，PD + VCO，PD + 分频器。 专用型：频率合成器。 7.5.2 工艺特点与频率范围 ▪ 模拟型--双极性电路（0~50MHZ）：NE565（<500KHZ); NE560,NE562(<30MHZ);NE564(<50MHZ)。 ▪ 数字型：双极性电路(0~250MHZ)；CMOS电路(0~25MHZ)
7.53实验用集成锁相环NE565电路分析 集成锁相环NE565介绍 0 只 PD AMP VCO 月 AMP的等效输出电阻 LF为无源比例积分滤波器。 2021年2月22日
2021年2月22日 4 7.5.3 实验用集成锁相环NE565电路分析 PD VCO AMP O R 1 R 1 C 2 C CC V+ CC V+ EE V− 7 10 2 3 5 4 8 9 1 v (t) i v (t) O AMP的等效输出电阻 LF为无源比例积分滤波器。 O R 集成锁相环NE565介绍
754数字锁相环 数字锁相环路或简记为DPLL( Digitalphase- Locked loop)。 数字锁相环路有如下特点 1、全部采用数字电路。受干扰的影响比模拟电路小,使工作 的可靠性提高。 2、易于采用大规模集成电路 3、在数字锁相环路中,时钟源通常不直接受控,不同于模拟 锁相环路中的压控振荡器直接受误差信号的控制。这将有利 于提高环路的性能。 4、应用数字锁相环路,在一定范围内可以消除类似于模拟 锁相环路中压控振荡器控制特性的非线性、环路滤波器传输 函数的不稳定等的影响,从而改善锁相环路的性能。 2021年2月22日
2021年2月22日 5 7.5.4 数字锁相环 数字锁相环路有如下特点： 1、全部采用数字电路。受干扰的影响比模拟电路小，使工作 的可靠性提高。 2、易于采用大规模集成电路。 3、在数字锁相环路中，时钟源通常不直接受控，不同于模拟 锁相环路中的压控振荡器直接受误差信号的控制。这将有利 于提高环路的性能。 4、应用数字锁相环路，在一定范围内可以消除类似于模拟 锁相环路中压控振荡器控制特性的非线性、环路滤波器传输 函数的不稳定等的影响，从而改善锁相环路的性能。 数字锁相环路或简记为DPLL（Digital Phase-Locked LooP）
754数字锁相环(续) 般数字锁相环路的组成与模拟锁相环路相同,即也是由相位 检波器、环路滤波器和本地振荡器等基本部件构成,但这些部 件全部采用数字电路。其方框图如图所示。 输入信号抽样 数字滤波器 相位检测器 数字控制 振荡器 2021年2月22日
2021年2月22日 6 7.5.4 数字锁相环（续） 一般数字锁相环路的组成与模拟锁相环路相同，即也是由相位 检波器、环路滤波器和本地振荡器等基本部件构成，但这些部 件全部采用数字电路。其方框图如图所示。 相位检测器 输入信号 抽样 数字滤波器 数字控制 振荡器
76PLL电路实例与应用举例 76.1PLL的基本特性与应用领域 1)锁定特性:环路锁定状态时,VCO跟踪输入信号频率, 只有很小的稳态相差。叫“取样锁相环”。这种环路可用于频 率合成 2)载波跟踪特性:压控振荡器的输出频率只跟踪输入信号的 载频,那么就称之为载波跟踪状态,这种环路叫“载波跟踪环 ”,或称“窄带跟踪环”。这种环路可用于锁相接收机 (3)调制跟踪特性:压控振荡器的输出频率跟踪输入的调制信 号变化。这种状态就是调制跟踪状态,这种环称为“调制跟踪 环路”,或称“宽带跟踪环”。这种环路可实现高质量的调角 信号的解调。 (4)易于集成化。 5)主要应用领域:窄带跟踪接收;锁相鉴频;载波恢复 频率合成。 2021年2月22日
2021年2月22日 7 7.6 PLL电路实例与应用举例 7.6.1 PLL的基本特性与应用领域 （1）锁定特性：环路锁定状态时，VCO跟踪输入信号频率， 只有很小的稳态相差。叫“取样锁相环”。这种环路可用于频 率合成。 （2）载波跟踪特性：压控振荡器的输出频率只跟踪输入信号的 载频，那么就称之为载波跟踪状态，这种环路叫“载波跟踪环 ”，或称“窄带跟踪环”。这种环路可用于锁相接收机。 （3）调制跟踪特性：压控振荡器的输出频率跟踪输入的调制信 号变化。这种状态就是调制跟踪状态，这种环称为“调制跟踪 环路 ”，或称“宽带跟踪环”。这种环路可实现高质量的调角 信号的解调。 （4）易于集成化。 （5）主要应用领域：窄带跟踪接收；锁相鉴频；载波恢复； 频率合成
7.6.2窄带跟踪滤波器(锁相接收机)-载波跟踪环 (1)空间信号的基本特性 卫星或其它宇宙飞行器向地面发回的信号通常都较微弱 频率漂移严重(因存在多普勒效应与振荡器中心频率不稳)。 例如:频率为100MHLZ,多普勒频移为士3KHZ 测速与测距是确定飞行器运行轨道的两种重要技术手段, 测速定轨’就是接收信标信号。 信标信号本身频带宽度较窄。例如:为6HZ左右 若使用普通接收机,带宽为6KHZ左右。接收机带宽比信号 带宽大1000倍,接收的噪声大1000倍,很微弱的信号被淹没。 锁相接收机的中频频率可以跟踪接收信号频率的漂移,而且 带宽又很窄,故又称为“窄带跟踪滤波器” 2021年2月22日
2021年2月22日 8 7.6.2 窄带跟踪滤波器（锁相接收机）--载波跟踪环 （1）空间信号的基本特性 ▪ 卫星或其它宇宙飞行器向地面发回的信号通常都较微弱。 ▪ 频率漂移严重（因存在多普勒效应与振荡器中心频率不稳）。 例如：频率为100MHZ，多普勒频移为 3KHZ。 ▪ 信标信号本身频带宽度较窄。例如：为6HZ左右。 若使用普通接收机，带宽为6KHZ左右。接收机带宽比信号 带宽大1000倍，接收的噪声大1000倍，很微弱的信号被淹没。 ▪ 锁相接收机的中频频率可以跟踪接收信号频率的漂移，而且 带宽又很窄，故又称为“窄带跟踪滤波器”。 ▪ 测速与测距是确定飞行器运行轨道的两种重要技术手段， ‘测速定轨’就是接收信标信号
7.6.2窄带跟踪滤波器-载波跟踪环(续1) (2)方框原理图 fi=f3 f f 混频 中放 PD f2/N 倍频 VCO LF 本地标准中频参考信号f4,是高度稳定的 混频器输出中频信号的频率与本地中频参考信号的频率相等。 f有漂移,f2跟踪f1的漂移 PLL电路设计为窄带(10HZ),故又称为“窄带跟踪滤波器” 2021年2月22日
2021年2月22日 9 7.6.2 窄带跟踪滤波器--载波跟踪环（续1） （2）方框原理图 PD VCO LF 混频 中放 倍频 1 f 3 f 2 f 4 f f 2 / N 3 f f i = ▪ 本地标准中频参考信号 f 4 ，是高度稳定的。 ▪ 混频器输出中频信号的频率与本地中频参考信号的频率相等。 ▪ 有漂移， 跟踪 的漂移。 1 f 2 f 1 f ▪ PLL电路设计为窄带（10HZ），故又称为“窄带跟踪滤波器
7.6.2窄带跟踪滤波器载波跟踪环(续2) (3)跟踪滤波器的频率特性 Ho/dB 跟踪范围 △Q0,+△9 2021年2月22日
2021年2月22日 10 7.6.2 窄带跟踪滤波器--载波跟踪环（续2） （3）跟踪滤波器的频率特性 i c − c c + HC ( j)/ dB 跟踪范围