PLL代表鎖相環。 顧名思義，如下圖所示，PLL是一種具有反饋環（LOOP）的電路，用於使反饋信號的相位/頻率與參考輸入信號的相位/頻率相同（鎖定）。

如下圖所示，如果參考輸入和反饋輸入之間存在相位差，則“相位檢測器+環路濾波器”會生成一定電平的電壓，以改變（控制）VCO（電壓控制振盪器）。

電子-PLL的原理圖

現在，讓我們看看更多的細節，讓我們考慮一下相位檢測器是如何工作的。 有幾種不同類型的鑑相器，但是以鑑相器的最簡單形式如下工作。 它只是在時域中的每個點比較參考輸入信號和反饋信號的兩個信號電平，如果兩個信號都導通，則相位檢測器產生“ OFF”電平（電平0），如果只有一個信號導通，則相位檢測器 產生“ ON”電平。 簡而言之，在這種情況下，相位檢測器與XOR門邏輯完全相同。 因此，如果兩個輸入信號的相位不同，則相位檢測器將產生脈衝信號。 脈衝的寬度與相位差的程度成正比。 一旦產生了這些脈衝，它將通過低通濾波器（稱為環路（LOOP）濾波器）來平滑脈衝，以產生更平坦的信號（類似於DC）。 並且該DC樣信號充當VCO的控制電壓。

鎖相環各個地方的信號示意圖

看起來沒那麼複雜。 但是，如上所述，PLL存在一個問題： 如果僅應用上述規則，則如下圖所示，相位檢測器與參考信號相位相比，無論反饋信號相位是超前還是滯後，都不會有任何區別。

無論反饋信號相位是超前還是滯後相位檢測器的輸出信號沒有差異

因此，向PLL的下一步發展將是開發一種鑑相器，該鑑相器根據反饋信號相位相對於參考信號相位是領先還是滯後給出不同的結果。 在下面的圖中，您會看到鑑相器根據相位是超前還是滯後生成具有不同極性（不同符號）的輸出信號。

是否有使用這種檢測器的PLL？ 當然，這樣的PLL有很多。

鑑相器可以獲知相位是超前的還是滯後的

現在，我想我們已經瞭解PLL如何檢測相位差並補償那些相位差。 但是，眾所周知，PLL最常見的應用之一是頻率合成，它暗示了它可以檢測到頻率差並將輸出頻率鎖定為特定值。 我花了很長時間才終於瞭解PLL操作與頻率合成之間的關係。 秘訣是將頻率調節器置於反饋路徑中，如下所示。 這樣，我們可以將VCO（電壓控制振盪器）的輸出頻率鎖定為（N x參考輸入頻率）；

PLL當做頻率合成器使用

例如，如果在反饋路徑上放置“％2”分頻器，則可以將頻率鎖定為參考輸入頻率的兩倍。

輸出頻率是輸入頻率的兩倍

PLL是如何鎖定到特定頻率的？

您可能已經注意到，PLL機制的關鍵部分是檢測參考信號和輸入信號之間的相位差。 但是，當我們談論PLL時，在大多數情況下，它指的是能夠將信號頻率鎖定到特定參考頻率的設備。 然後，我的問題是相位檢測機制如何檢測頻率差。 我發現將相位和頻率之間的關係可視化並不容易，但是通過遵循數學方程式，可以明顯看出，相位和頻率之間存在一定的確定性關係。

下列等式表明，在一定時間範圍內積累的相位是相同時間段內頻率積分的結果。

下面的等式表明，在一定的時間間隔後，兩個信號之間的相位差（以相同的相位開始）。

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