清华大学：《通信电路原理》教学资源（PPT课件）笫7章 锁相环路 7.1 概述 7.2 PLL基本原理

722PLL各部件的特性与数学模型: (1)鉴相器(PD) 常用的鉴相器有以下几类:数字鉴相器、模拟相乘器、抽样 鉴相器和鉴频鉴相器等。 作为原理分析,通常使用具有正弦鉴相特性的鉴相器 v() 2(t) 低通滤波器 va()=f9()-g。(t) O 式中,(1)为输入信号v(t)的瞬时相位 (1)为压控振荡器输出信号vn()的瞬时相位 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 6 7.2.2 PLL各部件的特性与数学模型： （1）鉴相器 （PD） v (t) f[ (t) (t)] d = i −o ▪ 常用的鉴相器有以下几类：数字鉴相器、模拟相乘器、抽样 鉴相器和鉴频鉴相器等。 ▪ 作为原理分析，通常使用具有正弦鉴相特性的鉴相器。 式中， i (t) 为输入信号 vi (t) 的瞬时相位； o (t) 为压控振荡器输出信号 vo (t) 的瞬时相位

(1)鉴相器(PD)(续1) 设相乘器的相乘系数为k,单位为/V。输入信号为 vi (t)=vm sin[ iot+e (t)]=vim sinl (t)] 式中,Vm为正弦信号的振幅,O0为中心角频率,()是 以载波相位Oot为参考的瞬时相位。若输入信号为一固定 的正弦波,则()=O0是一常数,即v/()的初始相位 假设输出信号为: vo(t)=om cos[ooot+0o(t)]=om oslo (t) 式中,V为余弦信号的振幅,O0为环路VCO自由振荡角 频率,O(1)是输出信号以其自由振荡相位Cn0t为参考的 瞬时相位 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 7 （1）鉴相器 （PD） （续1） ▪ 设相乘器的相乘系数为 k，单位为1/V。输入信号为： ( ) sin[ ( )] sin[ ( )] 0 v t V t t V t i = i m i +i = i m i 式中， 为正弦信号的振幅， 为中心角频率， 是 以载波相位 为参考的瞬时相位。若输入信号为一固定 的正弦波，则 是一常数， 即 的初始相位。 Vim i0 (t)  i t i0 0 ( ) i i  t = v (t) i ▪ 假设输出信号为： ( ) cos[ ( )] cos[ ( )] 0 v t V t t V t o = o m o + o = o m o 式中， 为余弦信号的振幅， 为环路VCO自由振荡角 频率， 是输出信号以其自由振荡相位 为参考的 瞬时相位。 Vom o0 (t)  o t o0 (t)  i

(1)鉴相器(PD)(续2) 统一参考相位:一般情况下,两信号的频率是不同的。为了 便于比较,现统一以VCO的自由振荡相位Ot为参考 于是输入信号相位需改写为: O1+0()=0n1+(0-0n)+6()=0n4+6() 式中:日()=(10-00)t()=△ct+(t) 改写输入和输出信号表示式: v, (t)=vim sin[aoot+,(t]=vim sin[ o, (t)] vo(t)=Vom cosloot +bo(t]=om cos[ooot+e2(t) 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 8 （1）鉴相器 （PD） （续2） ▪ 统一参考相位：一般情况下，两信号的频率是不同的。为了 便于比较，现统一以VCO 的自由振荡相位 为参考 ， 于是输入信号相位需改写为： t o0 ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 0 0 0 1 t t t t t t t i +i =o + i −o +i =o + 式中： ( ) ( ) ( ) ( ) 1 0 0 0 t t t t t  = i −o +i =  +i ▪ 改写输入和输出信号表示式： ( ) sin[ ( )] sin[ ( )] 0 1 v t V t t V t i = i m o + = i m i ( ) cos[ ( )] cos[ ( )] 0 0 2 v t V t t V t t o = o m o + o = o m o +

(1)鉴相器(PD)(续3) 返 输入信号与输出信号经过相乘器后得到: Kv (tvo(t=KVr 2 mom Sin[ 2o t+0,(t)+e2(t)] K +VinmIom sin[ e, (t)-02(OI 2 再经过低通滤波滤除200成分,便得到误差电压 v(1)= Kvv. sin[1()-2(1) KVinom sinl (t)-oo(t) 令,K= Ky V,不难看出K,为鉴相器的最大输出电压, 它在一定程度上反映了鉴相器的灵敏度。单位为(V) 2001年9月-12月 《通信电路原理》-无九

2001年9月--12月 《通信电路原理》--无九 9 （1）鉴相器 （PD） （续3） ▪ 输入信号与输出信号经过相乘器后得到： sin[ ( ) ( )] 2 sin[ 2 ( ) ( )] 2 1 ( ) ( ) 1 2 0 1 2 V V t t K K v t v t KV V t t t i m o m i o i m o m o      + − = + + 再经过低通滤波滤除 成分，便得到误差电压： 0 2o sin[ ( ) ( )] 2 1 sin[ ( ) ( )] 2 1 ( ) 0 1 2 KV V t t v t KV V t t i m o m i d i m o m     = − = − 令, ，不难看出 为鉴相器的最大输出电压， 它在一定程度上反映了鉴相器的灵敏度。单位为（V）。 Kd KVimVom 2 1 = Kd 返回