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鎖相環（PLL）是什么 ？ 鎖相環原理及鎖相環原理圖

問題:
什么是鎖相環（PLL）？鎖相環的工作原理是什么？鎖相環電路對硬件電路連接有什么要求？

解答:
鎖相環是一種反饋電路，其作用是使得電路上的時鐘和某一外部時鐘的相位同步。PLL通過比較外部信號的相位和由壓控晶振（VCXO）的相位來實現同步的，在比較的過程中，鎖相環電路會不斷根據外部信號的相位來調整本地晶振的時鐘相位，直到兩個信號的相位同步。

在數據采集系統中，鎖相環是一種非常有用的同步技術，因為通過鎖相環，可以使得不同的數據采集板卡共享同一個采樣時鐘。因此，所有板卡上各自的本地80MHz和20MHz時基的相位都是同步的，從而采樣時鐘也是同步的。因為每塊板卡的采樣時鐘都是同步的，所以都能嚴格地在同一時刻進行數據采集。

通過鎖相環同步多塊板卡的采樣時鐘所需要的編程技術會根據您所使用的硬件板卡的不同而不同。對于基于PCI總線的產品（M系列數據采集卡，PCI數字化儀等），所有的同步都是通過RTSI總線上的時鐘和觸發線來實現的；這時，其中一塊版板卡會作為主卡并且輸出其內部時鐘，通過RTSI線，其他從板卡就可以獲得這個用于同步的時鐘信號，對于基于PXI總線的產品，則通過將所有板卡的時鐘于PXI內置的10MHz背板時鐘同步來實現鎖相環同步的。關于更多的不同儀器的鎖相環技術，請點擊下面相關的連接。
 

鎖相環原理及鎖相環原理圖

1．鎖相環的基本組成         鎖相環中的鑒相器又稱為相位比較器，它的作用是檢測輸入信號和輸出信號的相位差，并將檢測出的相位差信號轉換成uD（t）電壓信號輸出，該信號經低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC（t），對振蕩器輸出信號的頻率實施控制。 2．鎖相環的工作原理           （8-4-1）      （8-4-2） 0為壓控振蕩器在輸入控制電壓為零或為直流電壓時的振蕩角頻率，稱為電路的固有振蕩角頻率。則模擬乘法器的輸出電壓uD為： C（t）。即uC（t）為：      （8-4-3） i為輸入信號的瞬時振蕩角頻率，θi（t）和θO（t）分別為輸入信號和輸出信號的瞬時位相，根據相量的關系可得瞬時頻率和瞬時位相的關系為：       即                        （8-4-4） d為         （8-4-5）        （8-4-6） c（t）為恒定值。當上式不等于零時，說明鎖相環的相位還未鎖定，輸入信號和輸出信號的頻率不等，uc（t）隨時間而變。 u以ω0為中心，隨輸入信號電壓uc（t）的變化而變化。該特性的表達式為      （8-4-6） c（t）隨時間而變時，壓控振蕩器的振蕩頻率ωu也隨時間而變，鎖相環進入“頻率牽引”，自動跟蹤捕捉輸入信號的頻率，使鎖相環進入鎖定的狀態，并保持ω0=ωi的狀態不變。 8．4．2鎖相環的應用 1．鎖相環在調制和解調中的應用     i來控制載波信號uC的參數，使載波信號的某一個參數隨輸入信號的變化而變化。載波信號的參數有幅度、頻率和位相，所以，調制有調幅（AM）、調頻（FM）和調相（PM）三種。     上圖的（a）是輸入信號，又稱為調制信號；圖（b）是載波信號，圖（c）是調幅波和調頻波信號。 O還原成原信號ui。 2．鎖相環在調頻和解調電路中的應用 0相等時，壓控振蕩器輸出信號的頻率將保持ω0不變。若壓控振蕩器的輸入信號除了有鎖相環低通濾波器輸出的信號uc外，還有調制信號ui，則壓控振蕩器輸出信號的頻率就是以ω0為中心，隨調制信號幅度的變化而變化的調頻波信號。由此可得調頻電路可利用鎖相環來組成，由鎖相環組成的調頻電路組成框圖如圖8-4-5所示。     根據鎖相環的工作原理和調頻波的特點可得解調電路組成框圖如圖8-4-6所示。 3．鎖相環在頻率合成電路中的應用