锁相环的构成和工作原理讲解

锁相环电路，是调频电路的重要组成之一，锁相环电路的原理的认识是DDS学习的一个重点之一。

锁相环的构成：

输入信号，鉴相器，低通滤波器，压控振荡器、反馈电路

锁相环结构图

θI是晶振输入信号；鉴相器可以比较两个输入信号的相位差，再输出与相位差对应的方波；低通滤波器负责将鉴相器输出的方波滤成直流电压，其本身可能只是一个简单的LC或者RC滤波电路；压控震荡器是一种 受电压控制输出对应频率 的器件，在这里它受到低通滤波器输出的直流电压控制，输出与直流电压对应的方波；反馈电路通常带有累加计数器，累加计数器可以比喻成时钟，时钟的秒钟跳60次，分钟才跳1次，累加计数器也同理，来N个脉冲才输出1个脉冲。假设累加计数器收到10个方波脉冲才输出1个计数脉冲，那么这个计数器就可以将压控振荡器输出的方波频率减少10倍再反馈给鉴相器。

鉴相器本身可能就是一个异或门，即在两个输入信号不同的部分，异或门会输出高，在两个信号相同的部分，异或门则输出低。

A和B是输入信号，Y是输出信号。

如果A和B相位持续一致，则会使得输出的Y是一个恒定频率的方波，如果A和B相位持续不一致，则会使得Y输出一个无规律的方波。

将鉴相器输出的方波滤成直流电压，控制压控振荡器输出对应频率的方波，再经过反馈电路将输出方波和输入信号一起还给鉴相器分析，如果频率不一致或者相位不一致，则鉴相器就会继续输出方波，滤成直流电压，控制压控振荡器提高输出方波的频率，直到输出方波的频率和输入信号的频率和相位相差极小的时候，鉴相器才会输出较小占空比的方波，以滤成能控制压控振荡器输出和鉴相器输入信号频相都相似的波形，从而使得一个环路稳定，即锁相环使得输出信号和输入信号保持一致。

这时候同学们可能有疑问，我搞了半天锁相环只是让输出信号和输入信号一致，那我为什么不直接用输入信号得了，省的折腾这么麻烦！

这里就要解释一下了，如果此时在反馈电路上加上累加计数器，假设10倍计数器，由于θI和θC一致，则压控振荡器输出的频率将会是θI的10倍，即锁相环实现了倍频功能，目前倍频器就是这个原理。

注：压控振荡器并非是晶体振荡器，顾名思义振荡频率随电压的大小成对应关系

审核编辑：汤梓红