1、鎖相電路（PLL）及其應(yīng)用自動相位控制（AP。電路，也稱為鎖相環(huán)路（PLL）,它能使受控振蕩器的頻率和相位 均與輸入?yún)⒖夹盘柋３滞剑Q為相位鎖定，簡稱鎖相。它是一個(gè)以相位誤差為控制對象的 反饋控制系統(tǒng)，是將參考信號與受控振蕩器輸出信號之間的相位進(jìn)行比較，產(chǎn)生相位誤差電壓來調(diào)整受控振蕩器輸出信號的相位，從而使受控振蕩器輸出頻率與參考信號頻率相一致。 在兩者頻率相同而相位并不完全相同的情況下，兩個(gè)信號之間的相位差能穩(wěn)定在一個(gè)很小的范圍內(nèi)。目前，鎖相環(huán)路在濾波、頻率綜合、調(diào)制與解調(diào)、信號檢測等許多技術(shù)領(lǐng)域獲得了廣泛 的應(yīng)用，在模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)中已成為不可缺少的基本部件。一、鎖相環(huán)路的基本工作原理

2、1 .鎖相環(huán)路的基本組成鎖相環(huán)路主要由鑒頻器（PD、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO三部分所組成, 其基本組成框圖如圖 3-5-16所示。比坳;旬;從而產(chǎn)生誤I芥6號PD 基準(zhǔn)頻率 振蕩器VCO電理制廢解振蕩頻率隨外而變化巴一用來比砌 旬3再經(jīng)反饋 控制使4乂圖1鎖相環(huán)路的基本組成框圖將圖3-5-16的鎖相環(huán)路與圖1的自動頻率控制（AFQ電路相比較，可以看出兩種反饋 控制的結(jié)構(gòu)基本相似，它們都有低通濾波器和壓控振蕩器，而兩者之間不同之處在于：在 AFC環(huán)路中，用鑒頻器作為比較部件， 直接利用參考信號的頻率與輸出信號頻率的頻率誤差 獲取控制電壓實(shí)現(xiàn)控制。因此，AFC系統(tǒng)中必定存在頻率差值，

3、沒有頻率差值就失去了控制信號。所以AFC系統(tǒng)是一個(gè)有頻差系統(tǒng)，剩余頻差的大小取決于AFC系統(tǒng)的性能。在鎖相環(huán)路（PLL）系統(tǒng)中，用鑒相器作為比較部件，用輸出信號與基準(zhǔn)信號兩者的相 位進(jìn)行比較。當(dāng)兩者的頻率相同、 相位不同時(shí)，鑒相器將輸出誤差信號，經(jīng)環(huán)路濾波器輸出控制信號去控制 VCO使其輸出信號的頻率與參考信號一致，而相位則相差一個(gè)預(yù)定值。因 此，鎖相環(huán)路是一個(gè)無頻差系統(tǒng)，能使VCOW頻率與基準(zhǔn)頻率完全相等，但二者間存在恒定相位差（穩(wěn)態(tài)相位差），此穩(wěn)態(tài)相位差經(jīng)鑒相器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髡`差信號，通過低通濾波器去控制VCO使f0與fr同步。2 .鎖相環(huán)路的捕捉與跟蹤過程當(dāng)鎖相環(huán)路剛開始工作時(shí)，其起始時(shí)一般

4、都處于失鎖狀態(tài)，由于輸入到鑒相器的二路信號之間存在著相位差，鑒相器將輸出誤差電壓來改變壓控振蕩器的振蕩頻率，使之與基準(zhǔn)信號相一致。鎖相環(huán)由失鎖到鎖定的過程，人們稱為捕捉過程。系統(tǒng)能捕捉的最大頻率范圍或 最大固有頻帶稱為捕捉帶或捕捉范圍。當(dāng)鎖相環(huán)路鎖定后，由于某些原因引起輸入信號或壓控振蕩器頻率發(fā)生變化，環(huán)路可以通過自身的反饋迅速進(jìn)行調(diào)節(jié)。結(jié)果是VCO的輸出頻率、相位又被鎖定在基準(zhǔn)信號參數(shù)上，從而又維持了環(huán)路的鎖定。這個(gè)過程人們稱為環(huán)路的跟蹤過程。系統(tǒng)能保持跟蹤的最大頻率范圍或最大固有頻帶稱為同步帶或同步范圍，或稱鎖定范圍。捕捉過程與跟蹤過程是鎖相環(huán)路的兩種不同的自動調(diào)節(jié)過程。由此可見，自動頻率

5、控制（AFQ電路，在鎖定狀態(tài)下，存在著固定頻差。而鎖相環(huán)路 控制（PLL）電路，在鎖定狀態(tài)下，則存在著固定相位差。雖然鎖相環(huán)存在著相位差，但它 和基準(zhǔn)信號之間不存在頻差，即輸出頻率等于輸入頻率.這也表明，通過鎖相環(huán)來進(jìn)行頻率控制，可以實(shí)現(xiàn)無誤差的頻率跟蹤.其效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于自動頻率控制電路.3 .鎖相環(huán)路的基本部件4 ）鑒相器（PD） Phase Detector ）鑒相器是鎖相環(huán)路中的一個(gè)關(guān)鍵單元電路，它負(fù)責(zé)將兩路輸入信號進(jìn)行相位比較，將比較結(jié)果從輸出端送出。鑒相器的電路類型很多，最常用的有以下三種電路.5 1）模擬乘法器鑒相器，這種鑒相器常常用于鑒相器的兩路輸入信號均為正弦波的鎖 相環(huán)電路中。

6、6 2）異或門鑒相器，這種鑒相器適合兩路輸入信號均為方波信號的鎖相環(huán)電路中，所 以異或門鑒相器常常應(yīng)用于數(shù)字電路鎖相環(huán)路中。7 3）邊沿觸發(fā)型數(shù)字鑒相器，這種鑒相器也屬于數(shù)字電路型鑒相器，對輸入信號要求不嚴(yán)，可以是方波，也可以是矩形脈沖波.這種電路常用于高頻數(shù)字鎖相環(huán)路中。 圖2是異或門鑒相器的鑒相波形與鑒相特性曲線。圖2異或門鑒相器的鑒相波形與鑒相特性曲線a）異或門鑒相器b）鑒相器輸出波形 C）鑒相特性2）環(huán)路濾波器（LF-Loop Filter ）鑒相器輸出的電壓信號是交流電壓，它并不能直接控制壓控振蕩（ VCO電路，鑒相器 輸出的電壓信號必須經(jīng)過環(huán)路濾波器平滑濾波后，才能用于控制VCO電

7、路。環(huán)路濾波器從實(shí)質(zhì)上講也是低通濾波，其作用主要是濾除鑒相器輸出誤差電壓中的高頻及干擾成分，得到控制電壓 U d ,因?yàn)榭刂齐妷篣d是決定VCO工作頻率的電壓，因此它的 變化對鎖相環(huán)路的性能參數(shù)有很大的影響關(guān)系。圖3是目前比較常用的三種環(huán)路濾波器電路。從圖中可以看出，三種電路的復(fù)雜程度不一樣。第一種簡單的 RC濾波器所用元件最少，電路也最簡單。有源比例積分濾波器，使用 元件最多，電路也比較復(fù)雜。圖3環(huán)路濾波器a）簡單RC濾波器b） RC比例積分濾波器 c）有源比例積分濾波器但從濾波效果的角度來衡量， 有源比例積分濾波器的濾波效果最好，簡單RC濾波器濾波效果最差，RC比例積分濾波器的濾波效果介于

8、二者之間。設(shè)計(jì)電路時(shí)，可以根據(jù)鎖相環(huán)路的要求選擇不同的環(huán)路濾波器。3）壓控振蕩器（VCO-Voltage Controlled Oscillator ）壓控振蕩器（VCO是鎖相環(huán)（PLL）的被控對象。壓控振蕩器是一個(gè)電壓一頻率變換裝置，在環(huán)路中作為頻率可調(diào)振蕩器，其振蕩頻率應(yīng)隨輸入控制電壓線性地變化。它輸出的信號根據(jù)鎖相環(huán)的不同要求，可分為正弦波壓控振蕩器與非正弦波壓控振蕩器兩大類.正弦波壓控振蕩器一般由 LC點(diǎn)式振蕩器與變?nèi)荻O管組成.它的工作原理與計(jì)算公式和電容三點(diǎn)式正弦波振蕩器完全一樣。由于正弦波VCC受到變?nèi)荻O管結(jié)電容變化范圍的限制，因此一般振蕩頻率變化范圍都不是太大。非正弦波壓控振

9、蕩器的種類較多，由于它的頻率變化范圍大，控制線性好，所以應(yīng)用比較廣泛。這類壓控振蕩器常見的幾種電路有射極定時(shí)壓控多諧振蕩器、積分型施密特壓控振蕩 器、數(shù)字門電路壓控振蕩器。圖4是兩種方波壓控振蕩器電路。圖4兩種方波壓控振蕩器電路a)積分施密特 VCOfe路b) CMOS門電路VCO電路二、鎖相環(huán)路的基本特性1 .良好的載波跟蹤特性。無論輸入鎖相環(huán)的信號是已調(diào)制或未調(diào)制的，只要信號中包 含有載波成分，就可將環(huán)路設(shè)計(jì)成一個(gè)窄帶跟蹤濾波器，跟蹤輸入信號載波成分的頻率與相位變化，環(huán)路輸出信號就是需要提取的載波信號。載波跟蹤特性包含窄帶、跟蹤和弱輸入載波信號的放大三重含意。2 .調(diào)制跟蹤特性。當(dāng)環(huán)路具有

10、適當(dāng)寬度的低頻通帶時(shí)，壓控振蕩器輸出信號的頻率與 相位就能跟蹤輸入調(diào)頻或調(diào)相信號的頻率與相位的變化。3 .窄帶濾波特性。鎖相環(huán)路通過環(huán)路濾波器的作用，具有窄帶濾波器特性，當(dāng)壓控振蕩器的輸出頻率鎖定在輸入?yún)⒖碱l率上時(shí)，位于信號頻率附近的干擾成分將以低頻干擾的形從而將混進(jìn)輸入信號中的 例如在幾十兆赫的頻率范圍LC、RC及石英晶體等濾式進(jìn)入環(huán)路，絕大部分的干擾會受到環(huán)路濾波器低通特性的抑制， 噪聲和雜散干擾濾除掉。 在設(shè)計(jì)較好時(shí)，這個(gè)通帶能做得極窄, 內(nèi)，實(shí)現(xiàn)幾十赫甚至幾赫的窄帶濾波。這種窄帶濾波特性是任何 波器均難以達(dá)到的。4 .低門限特性。鎖相環(huán)路也是一個(gè)非線性器件，用作鑒頻器時(shí)同樣存在門限效應(yīng)

11、，但鎖相環(huán)路的門限并不取決于輸入信噪比而取決于環(huán)路信噪比，由于環(huán)路的窄帶特性， 環(huán)路信噪比明顯高于輸入信噪比，環(huán)路能在低輸入信噪比條件下工作，即具有低門限的優(yōu)良特性。5 .鎖定狀態(tài)無剩余頻差，易于集成化等。、集成鎖相環(huán)74HC4046單片鎖相環(huán)集成電路 74HC4046是一種高速CMOS1合電路，含有鎖相環(huán)路全部功能的單 片集成鎖相環(huán)電路，其最高工作頻率可達(dá)18MHz它的內(nèi)部功能框圖及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路，如圖5所示。從圖5中74HC4046的外接元件可以看出，集成鎖相環(huán)只需外接極少的元件，即可組成 一個(gè)完整的鎖相電路。以圖5的電路為基準(zhǔn)，根據(jù)各種用途對電路的不同要求，在鎖相環(huán)電路中若配不同的應(yīng)用電路

12、，即可組成各種類型的應(yīng)用電路。例如，在74HC4046的3腳、4腳之間插人 N分頻電路，就可以組成頻率合成器電路。圖5 74HC4046內(nèi)部功能框圖及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路四、鎖相環(huán)路的應(yīng)用1在空間技術(shù)中的應(yīng)用一一窄帶跟蹤接收機(jī)（鎖相接收機(jī)）鎖相接收機(jī)是一種具有窄帶跟蹤性能的接收機(jī)。主要用于空間技術(shù)中的測速與測距，來確定飛行器的運(yùn)行軌道。由于飛行器發(fā)射功率小，通信距離遠(yuǎn)，所以收到的信號極其微弱。另外，考慮到信號有多普勒頻移以及振蕩器產(chǎn)生的頻率漂移，接收機(jī)的中頻通帶又必須足夠?qū)挘@樣，接收機(jī)解調(diào)器前的信噪功率比必然相當(dāng)?shù)停话阍?-10-30dB左右。采用窄帶 鎖相跟蹤接收機(jī)由于它的帶寬很窄，又能跟蹤信號

13、，因此，能大大提高接收機(jī)的信噪比。一般說來，可比普通接收機(jī)信噪比提高3040dB,這一優(yōu)點(diǎn)是很重要的。圖6是鎖相接收機(jī)的簡化框圖。其工作過程如下：混頻器輸入信號電壓為 Ui(t),它是調(diào)頻高頻信號，中心頻率為 01,它與外差本振信號U2(t)相混頻，U2(t)頻率為口2 ,它是由壓控振蕩器頻率 82/M經(jīng)M次倍頻后得到的。 混 頻后輸出的中頻信號 u3(t),其中頻頻率為03,03 =以一s2 ,經(jīng)中頻放大器放大后在鑒相 33312器內(nèi)與下一個(gè)頻率穩(wěn)定的本地標(biāo)準(zhǔn)中頻參考信號U4(t)進(jìn)行相位比較，U4(t)的頻率為«4 o如果兩者的頻率有偏差，鑒相器的輸出電壓Ud(t)經(jīng)環(huán)路濾波器濾

14、波后就去調(diào)整壓控振蕩器的振蕩頻率，使混頻器的輸出頻率被鎖定在本地標(biāo)準(zhǔn)中頻上，即 83=64。由圖可見，接收 機(jī)的中頻放大器設(shè)置在環(huán)路內(nèi)部，依靠環(huán)路的跟蹤作用，中頻信號的頻率將保持在調(diào)諧回路的中心。這樣，中頻放大器的通頻帶可以做得很窄(例如3300Hz),只需覆蓋調(diào)頻信號在載波頻率固定情況下的占據(jù)頻寬就夠了。在載頻因多普勒頻移等原因產(chǎn)生較大漂移的情況下，由于窄帶跟蹤環(huán)路的作用，將使載頻有漂移的已調(diào)信號頻譜，經(jīng)混頻后仍能準(zhǔn)確地落在中頻通頻帶的中央， 這就實(shí)現(xiàn)了窄帶跟蹤。 在實(shí)際空間通信中， 飛行器實(shí)際的多普勒頻移產(chǎn) 生的頻率變化要比調(diào)頻信號本身占據(jù)的頻寬大得多，因而必須采用鎖相環(huán)構(gòu)成的窄帶跟蹤濾波

15、器，才能使這種空間通信有滿意的結(jié)果，這種窄帶跟蹤接收機(jī)的靈敏度很高，接收微弱信號的能力很強(qiáng)。2 .在調(diào)制解調(diào)技術(shù)中的應(yīng)用(1)鎖相調(diào)頻電路應(yīng)用圖7所示的鎖相環(huán)路調(diào)頻器電路，可以獲得載波頻率穩(wěn)定度很高的調(diào)頻信號。實(shí)現(xiàn)PLL調(diào)頻的條件是，調(diào)制信號的頻譜要處于環(huán)路低通濾波器通帶之外，并且調(diào)制指數(shù)不能太大。這樣，鎖相環(huán)路實(shí)際上是載波跟蹤環(huán)，調(diào)制信號不能通過低通濾波器，也就不能參與環(huán)路的交流反饋，因而調(diào)制信號對鎖相環(huán)路沒有影響，壓控振蕩器的中心頻率被鎖定在晶體振蕩頻率上。同時(shí)，調(diào)制信號加在壓控振蕩器上，對其中心頻率進(jìn)行調(diào)制，因此，輸出調(diào)頻信 號的中心頻率穩(wěn)定度與晶振頻穩(wěn)度有相同的數(shù)量級，而調(diào)頻靈敏度則與

16、 VCO勺電壓控制靈敏度相同，克服了直接調(diào)頻中心頻率穩(wěn)定度不高的缺點(diǎn)。這種電路的缺點(diǎn)是調(diào)制頻偏(或相偏)較小。為了保證調(diào)制器具有優(yōu)良的低頻調(diào)制特性，可用鎖相環(huán)路構(gòu)成一種所謂兩點(diǎn)調(diào)制的寬帶FM調(diào)制器，這種調(diào)制器在很寬的調(diào)制頻率范圍內(nèi)，頻偏正比于調(diào)制信號。(2)鎖相環(huán)路鑒頻器圖8為鎖相環(huán)路鑒頻器原理框圖。調(diào)頻信號由鑒相器輸入，如果環(huán)路濾波器的帶寬設(shè)計(jì)得足夠?qū)挘硅b相器的輸出電壓能順利通過，則壓控振蕩器在環(huán)路濾波器輸出電壓的控制下，其輸出信號頻率將跟蹤輸入調(diào)頻信號頻率的變化，也就是VCO1勺輸出是一個(gè)與輸入調(diào)頻信號具有相同調(diào)制規(guī)律的調(diào)頻波，而環(huán)路濾波器的輸出電壓則正好就是調(diào)頻信號解調(diào)出的調(diào)制信號電壓

17、。鎖相環(huán)路鑒頻器的優(yōu)點(diǎn)是它的門限電平比普通鑒頻器低。調(diào)制指數(shù)越高， 門限改善的分貝數(shù)也越大。圖8鎖相環(huán)路鑒頻器原理框圖(3)調(diào)幅信號的同步檢波電路邊帶的調(diào)幅信號要進(jìn)行同步檢波，必須先從己調(diào)信號中恢復(fù)出與載波信號同頻同相的本地載波信號，用載波跟蹤型鎖相環(huán)就能獲得本地載波信號。圖9為鎖相同步檢波電路原理框圖。由于壓控振蕩器輸出信號與輸入調(diào)幅波的載頻分量之間有固定的冗/2相移，因此，必須經(jīng)過冗/2移相器變成與已調(diào)波中載波分量同相的信號，此信號即為本地載波信號，與已 調(diào)波信號共同加到同步檢波器上，才能獲得解調(diào)信號。輸出圖9鎖相同步檢波電路以上是用PLL實(shí)現(xiàn)模擬信號的調(diào)制與解調(diào)，同樣可以用PLL實(shí)現(xiàn)數(shù)字

18、調(diào)頻、調(diào)相信號的調(diào)制與解調(diào)，最常見的是移頻鍵控( FSKK及移相鍵控信號的調(diào)制與解調(diào)。3 .在穩(wěn)頻技術(shù)中的應(yīng)用利用鎖相環(huán)路的頻率跟蹤特性，可實(shí)現(xiàn)分頻、倍頻、混頻等頻譜變換功能， 并從而構(gòu)成頻率綜合器與標(biāo)準(zhǔn)頻率源。(1)鎖相倍頻電路在窄帶鎖相環(huán)路壓控振蕩器輸出到鑒相器的反饋支路中插入一個(gè)分頻器就得到一個(gè)鎖 相倍頻器，如圖10所示。圖10鎖相倍頻電路框圖根據(jù)鎖相原理，當(dāng)環(huán)路輸入信號鎖定后，鑒相器的兩個(gè)相位進(jìn)行比較的輸入信號的頻率 應(yīng)該相等，即i = o / N，o = N ，i這樣就完成了鎖相倍頻的任務(wù)， 倍頻次數(shù)等于分頻器的分頻次數(shù)。 若采用具有高分頻次 數(shù)的可變數(shù)字分頻器，則鎖相倍頻電路可做成

19、高倍頻次數(shù)的可變倍頻器。鎖相倍頻的優(yōu)點(diǎn)是頻譜純度很純，且倍頻次數(shù)可做得很高。(2)鎖相分頻電路如果在基本鎖相環(huán)路的反饋通道中插入倍頻器，就可組成基本的鎖相分頻電路，如圖 11所示。處 0 PD , LF 1 - VCO 1 1 *1:輸出信號二 倍.器一圖11鎖相分頻電路框圖當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)，鑒相器輸入信號角頻率心與壓控振蕩器經(jīng)倍頻后反饋至鑒相器的信號角頻率Nmo應(yīng)相等，即-o 三* / N(3)鎖相混頻電路鎖相混頻電路的框圖如圖 12所示。在反饋通道中插入混頻器和中頻放大器。混頻器加入本振信號UL(t),其頻率為fL,因此混頻器輸出信號的頻率為fo - fL ,經(jīng)中頻放大器放大后加至鑒相器上。當(dāng)

20、環(huán)路鎖定時(shí)，fr = fo - fL ,即fo =九± fr ,這樣環(huán)路就實(shí)現(xiàn)了混頻作用。至于f。是九十二還是取fL - fr ,在環(huán)路濾波器帶寬足夠窄時(shí)，取決于VCO輸出頻率fo是高于還是低于f L ,當(dāng)然高于f L時(shí)，取fo = f L + fr ；低于人時(shí)，取fo = f L 一 fr。圖12鎖相混頻電路的框圖（4 ）頻率合成器（頻率綜合器）指能對頻率進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算，將一個(gè)或幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率變成一系列標(biāo)準(zhǔn)頻率信號 的設(shè)備或裝置為頻率合成器。頻率合成的方法有以下三種：第一種為直接頻率合成法，它是利用混頻器、倍頻器、分頻器及濾波器等來完成頻率的 加、減、乘、除四種運(yùn)算。直接式頻

21、率合成器的優(yōu)點(diǎn)是頻率變換速度快、相位噪聲小，但它 的雜波大、硬件設(shè)備復(fù)雜、體積大、造價(jià)高。日前己很少采用。第二種為鎖相式頻率合成法，是利用一個(gè)或幾個(gè)鎖相環(huán)來完成頻率變換任務(wù)，其特點(diǎn)是體積小，性能好、價(jià)格低廉、已獲得廣泛應(yīng)用。第三種為直接數(shù)字式頻率合成法（DDS ,它利用計(jì)算機(jī)查閱表格上所存儲的正弦波的取樣值，再通過數(shù)模變換來產(chǎn)生模擬正弦信號，改變查表速度就可以變換頻率。這種方法實(shí)際上是通過對相位的運(yùn)算進(jìn)行頻率合成的。也可以用計(jì)算機(jī)求解數(shù)字遞推關(guān)系式等方法來產(chǎn)生正弦信號。除正弦信號外，也能產(chǎn)生其他各種波形的信號。這種方法也稱為波形合成法。 其優(yōu)點(diǎn)是體積小、功耗低、性能優(yōu)良，己超過傳統(tǒng)的頻率合成技

22、術(shù)，這種方法隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，正獲得十分廣泛的應(yīng)用。 這里僅簡單介紹鎖相頻率合成器的原理框圖。圖13示出單環(huán)數(shù)字頻率合成器的原理框圖。圖13鎖相混頻電路的組成框圖圖中可見在基本鎖相環(huán)路的反饋支路中，接入具有高分頻比的可變分頻器，分頻比為N控制可變分頻器的分頻比就可得到若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率輸出。為了得到所需的頻率間隔，往往在電路中還加一個(gè)前置分頻器。頻率合成器的電路構(gòu)成和鎖相倍頻電路是一樣的，僅僅分頻器采用可變分頻器。其工作原理如下：環(huán)路輸入來源于高穩(wěn)定晶體振蕩器，當(dāng)輸入?yún)⒖夹盘柕念l率為fr時(shí)， 環(huán)路在鎖定后將沒有頻差，輸入頻率等于反饋頻率，環(huán)路輸出頻率為fo =Nfr可見，只要改變分頻比N,

23、就可以改變輸出頻率。同時(shí)，當(dāng)改變合成器輸出頻率的間隔, 即可以在環(huán)路中可變分頻器前加入固定分頻比的前置分頻為改進(jìn)單環(huán)頻率合成器的性能, 器，或在反饋支路中加入混頻器。電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證1.調(diào)頻調(diào)頻是用調(diào)制信號直接線性地改變載波振蕩的瞬時(shí)頻率，即使載波振蕩頻率隨調(diào)制信號的失真變化而變化。其逆過程為頻率解調(diào)（也稱頻率檢波或鑒頻）。載波圖14 鎖相環(huán)調(diào)頻電路原理框圖將調(diào)制信號加到壓控振蕩器 （VCO的控制端，使壓控振蕩器的輸出頻率 （在自振頻率（中 心頻率）f0上下）隨調(diào)制信號的變化而變化，于是生成了調(diào)頻波。當(dāng)載波頻率與自由振蕩頻率相近時(shí)，載波頻率與壓控振蕩器的振蕩頻率鎖定。低通濾波器只保證壓控振蕩中心

24、振蕩頻率與載波頻率鎖定時(shí)所產(chǎn)生的相位誤差電壓通過，該電壓與調(diào)制信號同經(jīng)加法器，用以控制壓控振蕩器的頻率，從而獲得與載波頻率具有同樣頻率穩(wěn)定度 的調(diào)頻波。2.鑒頻調(diào)頻波一一圖14 鎖相環(huán)解調(diào)電路原理框圖老調(diào)輸出調(diào)頻波（經(jīng)過放大器放大后）與壓控振蕩器的輸出被送入鑒相器， 經(jīng)鑒相獲得變化著的 相位誤差電壓，該誤差電壓通過低通濾波器被濾掉其高頻成份， 繼而獲得隨調(diào)制信號頻率變 化而變化的信號，經(jīng)跟隨器得到解調(diào)信號，從而實(shí)現(xiàn)了解調(diào)（鑒頻）過程。0除圖4 鎖相環(huán)（4046）典型電路圖+ 相位比較器（鑒相器）；VCO 壓控振蕩器；C1,R1、R2 決定自振頻率；R& C2 低通濾波器；14腳 高頻輸

25、入端，要求輸入方波信號；4腳VCO俞出端IN1端輸入幅值為3.5VP-P、頻率與自振頻率相同方波信號（定義為載波）。IN2端輸入幅值為0.4VP-P、頻率lKHz的正弦波（定義為調(diào)制波）。用雙蹤示波器仔細(xì)觀測OUT1和IN2,為了可清楚地觀看到調(diào)頻波的疏密變化，可微調(diào)調(diào)制信號的頻率。圖1頻率合成電路結(jié)構(gòu)框圖1.鎖相式數(shù)字頻率合成電路的組成及工作原理 圖中結(jié)構(gòu)可由CD4046及外圍電路組成，其中相位比較器和壓控振蕩器功能電路由CD4046完成。1/N分頻電路是由三組可預(yù)置分頻電路完成，各組土由CD4522可編程二進(jìn)制4位1/N計(jì)數(shù)器組成，每組分頻可用“接入+5V的方法”以8421碼的形式對計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，也可用單片機(jī)編程去控制，分頻比的選擇范圍為1999 （針對三組分頻電路而言），總共可預(yù)置999個(gè)頻率點(diǎn)，它是構(gòu)成鎖相式數(shù)字頻率合成器的重要單元電路，即可編程分頻電路。按所需分頻比，先預(yù)置各位（即個(gè)位、十位和百位）的數(shù)據(jù)，然后輸入頻率為fi的方波信號Ui到CD4046的相位