8.4.2 锁相环路的基本应用慕课视频播放-高频电子线路-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

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欢迎您继续学习本课程

上一讲我们学习了

锁相环路的工作原理

当环路锁定后无剩余频差

若输入参考信号的频率和

相位在同步带内变化时

锁相环路的输出信号

将跟随其变化

体现了良好的跟踪特性

并且环路滤波器的通频带

可以做的很窄

使其具有良好的窄带滤波特性

此外

锁相环路易于集成

为应用带来极大方便

本讲我们结合锁相环路的特点

从锁相调制与解调频率变换

和频率合成

三方面介绍

锁相环路的基本应用

首先介绍锁相调制与解调

为了提高

调频信号的中心频率

在调频电路中

插入了锁相环路

晶体振荡器

提供频率稳定的输入信号

锁定后的压控振荡器的

中心频率将无剩余频差地锁定在

晶振频率上

环路滤波器应设计成窄带滤波器

一是使调制信号的频谱处于

滤波器通带之外

而不能形成交流反馈

二是使锁定在晶振频率上的载波

顺利通过环路滤波器

并与调制信号同时加在

压控振荡器上

由此得到的输出信号将是载频稳定

并随调制信号变化的调频信号

显见

用锁相调频克服了直接调频时

出现的中心频率稳定度不高的缺点

利用锁相环路也可以实现鉴频

原理框图如图所示

如果输入为调频波

且环路滤波器的通带足够宽

那么

当输入调频波的频率发生变化时

经过鉴相器和

环路滤波器后

将产生一个与输入信号频率

变化规律相对应的控制电压

以保证压控振荡器的输出频率

能精确地跟踪输入信号

瞬时频率的变化

经环路滤波器输出的控制电压

就是解调信号

锁相环路除了应用于调制与解调外

还可以利用锁相环路的频率跟踪特性

完成分频倍频和混频功能

以实现频率变换

锁相倍频原理框图如图所示

它是在锁相环路的反馈通道上

插入了分频器

依据锁相原理

当环路锁定后

鉴相器的输入信号角频率ωi与

压控振荡器输出信号的角频率

经分频器反馈到鉴相器的

角频率

即

则有

实现了倍频

锁相分频在原理上与锁相倍频相似

它是在锁相环路的反馈通道上

插入了倍频器

同理

当环路锁定后

鉴相器的两个输入信号频率相等

即

从而实现了

显然

锁相倍频和分频实现了

信号频率整数倍的变化

下面我们介绍实现信号频率

加减变化的锁相混频

它是在锁相环路的反馈通道上

插入了混频器和中频放大器

若假设压控振荡器的输出电压uo的

角频率为ωo

混频器的本振信号的角频率

为ωL

如果混频器输出中频取差频

即∣ωo-ωl∣

经中频放大器放大后

加到鉴相器上

环路锁定后

当ωo＞ωL时

则

当ωo<ωL时

则

实现了混频作用

锁相混频特别适用于ωL远远大于ωi的场合

因为用普通混频器对

两个信号进行混频时

输出的和频ωL+ωi

与差频ωL - ωi

相距很近

这样对滤波器的要求太苛刻

特别是当ωi和ωL

在一定范围内变化时更难实现

若用锁相混频则非常方便

如果以锁相倍频分频和

混频等频率变换为基础

又可以实现频率合成

频率合成器如图所示

它是在基本锁相环路的反馈通道中

插入了可变分频器

因为只含有一个锁相环路

故称为单环频率合成器

由石英晶体振荡器产生一个

高稳定度的标准频率fs

经参考分频器进行分频后

得到参考频率

送到鉴相器的一个输入端

同时压控振荡器

输出信号的频率fo

经可变分频器得到的频率

fo/n也反馈到

鉴相器的另一输入端

当环路锁定时

这两个信号频率相等

即

进而得到

说明环路的输出频率fo

为输入参考频率fr

的n倍

实际上就是锁相倍频器

改变可变分频次数n

就可以得到不同频率的信号输出

fr为各输出信号的

频率之间的间隔

因此

要减小输出频率间隔

就必须减小输入参考频率fr

这样就出现了频率间隔和

频率转换时间的矛盾

为了减小频率间隔而又不降低

参考频率fr

可采用多环构成的频率合成器

在此我们通过一道练习题加以说明

这是由三个锁相环路

组成的频率合成器

环路1和环路2

为单环频率合成器

环路3内含有

取差频输出的混频器

称为混频环

环路1锁定时

环路2锁定时

环路3锁定时

当n1=10 n2=20

f3=1kHz f2=20kHz此时

fo=21kHz

为最小值

当n1=109

n2=20时

f3=10.9kHz

f2=200kHz

此时fo=210.9kHz

为最大值

由f3的表达式可知

频率间隔为0.1kHz

可见

接入固定分频器m

使输出频率间隔缩小为fr的

m分之一倍

本讲只是依据锁相环路的特点

列举了部分应用

希望通过上述应用使您进一步

加深对锁相环路工作原理的理解

迄今为止

本课程已接近尾声

在此特别感谢您能坚持学习本课程

我们不妨以墨子在《修身》篇中

所说的志不强者智不达

作为本课程的结束语吧

高频电子线路课程列表：

第1章绪论

-1.1 通信系统的组成

--1.1 通信系统的组成

-第1章绪论--1.1 通信系统的组成

-1.2 调制与解调

--1.2 调制与解调

-第1章绪论--1.2 调制与解调

-1.3 发射机和接收机的组成

--1.3 发射机和接收机的组成

-第1章绪论--1.3 发射机和接收机的组成

第2章高频电路基础

-2.1选频网络

-第2章高频电路基础--2.1选频网络

-2.2非线性电路分析基础

--2.2.1 非线性电路的工程分析方法

--2.2.2 相乘器及频率变换作用

-第2章高频电路基础--2.2非线性电路分析基础

第3章高频小信号放大器

-3.1 分散选频放大器

-第3章高频小信号放大器--3.1 分散选频放大器

-3.2 集中选频放大器

--3.2 集中选频放大器

-第3章高频小信号放大器--3.2 集中选频放大器

第4章高频功率放大器

-4.1 丙类谐振功率放大器的工作原理

--4.1.1原理电路及其基本工作原理

--4.1.2集电极尖顶余弦脉冲电流的分解

--4.1.3丙类谐振功放的功率和效率

-第4章高频功率放大器--4.1 丙类谐振功率放

-4.2丙类谐振功率放大器的性能分析

--4.2.1动态特性曲线及其画法

--4.2.2工作状态与负载特性

--4.2.3 各极电压对工作状态的影响

-第4章高频功率放大器--4.2丙类谐振功率放大

-4.3 丙类谐振功率放大器的实际电路

--4.3.1直流馈电电路

--4.3.2滤波匹配网络

--4.3.3实用电路

-第4章高频功率放大器--4.3 丙类谐振功率放大

-4.4宽带高频功率放大器

--4.4宽带高频功率放大器

-第4章高频功率放大器--4.4宽带高频功率放大器

-4.5 功率合成

--4.5功率合成

-第4章高频功率放大器--4.5 功率合成

第5章正弦波振荡器

-5.1反馈型振荡器原理

--5.1 反馈振荡原理

-第5章正弦波振荡器--5.1反馈型振荡器原理

-5.2 LC正弦波振荡器

-第5章正弦波振荡器--5.2 LC正弦波振荡器

-5.3 石英晶体振荡器

--5.3石英晶体振荡器

-第5章正弦波振荡器--5.3 石英晶体振荡器

-5.4 压控振荡器

--5.4压控振荡器

-第5章正弦波振荡器--5.4 压控振荡器

第6章振幅调制、解调及混频

-6.1 调幅信号的分析

--6.1.1普通调幅信号

--6.1.2抑制载波的调幅信号

-第6章振幅调制、解调及混频--6.1 调幅信号的分析

-6.2 调幅信号的产生电路

--6.2.1高电平调幅电路

--6.2.2 低电平调幅电路

-第6章振幅调制、解调及混频--6.2 调幅信号的产生电路

-6.3 调幅信号的解调电路

--6.3.1 二极管峰值包络检波器（1）

--6.3.2 二极管峰值包络检波器（Ⅱ）

--6.3.3 同步检波器

-第6章振幅调制、解调及混频--6.3 调幅信号

-6.4 变频电路

--6.4.1 变频器的工作原理

--6.4.2 混频电路

--6.4.3 混频干扰

-第6章振幅调制、解调及混频--6.4 变频电路

第7章角度调制与解调

-7.1调角信号的分析

--7.1 调角信号

-第7章角度调制与解调--7.1调角信号的分析

-7.2 调频信号的产生电路

--7.2.1 变容二极管直接调频电路

--7.2.2晶体振荡器直接调频电路

--7.2.3 间接调频电路

-第7章角度调制与解调--7.2 调频信号的产生

-7.3 调频信号的解调电路

--7.3.1 斜率鉴频器

--7.3.2 相位鉴频器

--7.3.3 比例鉴频器

-第7章角度调制与解调--7.3 调频信号的解调电

第8章反馈控制电路

-8.1反馈控制电路概述

--8.1 反馈控制电路概述

-第8章反馈控制电路--8.1反馈控制电路概述

-8.2 自动增益控制电路

--8.2 自动增益控制电路

-第8章反馈控制电路--8.2 自动增益控制电路

-8.3 自动频率控制电路

--8.3 自动频率控制电路

-第8章反馈控制电路--8.3 自动频率控制电路

-8.4 锁相环路

--8.4.1 锁相环路的基本原理

--8.4.2 锁相环路的基本应用

-第8章反馈控制电路--8.4 锁相环路

8.4.2 锁相环路的基本应用在线视频