PLL是Phase Locked Loop的缩写,即锁相环,在现代电子技术中广泛应用。其实现了一个频率合成器,用于将一个输入的参考信号的频率变换为某个特定的输出频率,通过精确调整输入参考信号和输出信号的相位差来实现锁定。
PLL在电路中的作用是实现高精度时钟信号的制备。通过输入一个较低精度的参考时钟,经过PLL的反馈调节达成高精度的本地时钟输出。特别是在数字通信中,需要时钟精度高,且稳定性强,应用PLL技术可以达到这样的效果。
PLL锁定是指PLL达到既定操作频率并保持稳定的状态。PLL锁定的过程分为两个主要阶段:捕获和跟踪。
在捕获阶段,当输入参考信号到达时,PLL会对其进行放大和过滤。这时PLL的输出信号频率仍然与预期频率存在很大偏差。然后输出信号被送回到反馈环节,和输入参考信号比较相位差来驱动VCO的频率向着预期方向调整。通过这样的反复调整,VCO的频率会在捕获范围内扫描到预期频率,此时进入跟踪状态。
在跟踪阶段,PLL在预定频率的范围内,对于输入参考信号的相位偏差进行手动或自动调整。在保持输入参考信号与输出信号相位同步时,VCO的输出频率将保持稳定。
PLL锁定的误差是指在实际锁定过程中,输出信号与预设的输出频率之间存在的偏差。这个误差主要由以下因素导致:
1)PLL自身参数误差,例如VCO的不精确度;
2)输入参考信号误差,例如噪声、温度漂移等等;
3)环路滞后,包括放大器延迟、保持时间、响应速度等。
PLL因为其高速、精确、稳定的特点,在现代电子技术中广泛应用。
在数字通信中,PLL用于生成稳定的时钟信号。在数字信号处理中,特别是在时域采样、频域采样、混频器、调制、解调等模块中,常常需要有高精度和稳定的时钟信号,PLL可以应用于这些场合。
在高速计算、存储器读写、半导体测试、FFT、GPS接收等领域也广泛应用PLL技术。