锁相晶振是利用锁相环原理设计制造的一种高精度的晶体振荡器(Crystall Oscillator,简称XO)。晶体振荡器作为电子中的一种基本元器件,常用于频率合成、精密计时、数字信号处理等领域。锁相晶振采用了一种闭合自适应控制回路,能够对输入信号进行相位转换,并产生一个稳定的输出信号,从而保持系统时钟稳定性和精度。
锁相环(Phase-Locked Loop, PLL)是指一种电路,能够对输入信号进行信号同步和频率跟踪,产生与参考信号相同的输出信号。其基本原理是通过比较输入信号与参考信号之间的相位差异,利用反馈控制技术控制VCO(Voltage Controlled Oscillator,压控振荡器)的频率,使其与参考信号同步。当输入信号的频率发生变化时,PLL会快速跟踪,保持输出信号与参考信号同步。
在锁相晶振中,PLL的反馈路径改为了振荡器,即VCO的输出连接到相频解调器的输入,而参考信号则通过相位比较器与VCO的输入相连。VCO的输出信号经过滤波后再送到相频解调器进行相位比较,形成反馈闭合环路。
锁相晶振的输出频率可以通过控制VCO的控制电压来调节,控制电压通过PLL的反馈机制实现。当输入信号与参考信号相位相同时,相位比较器输出为0,VCO的输出频率不变,保持稳定。当输入信号与参考信号相位差发生变化时,相位比较器会输出一个电压偏差信号,通过低通滤波后送到VCO的控制端口,产生一定的频率偏差来消除相位差。经过反复调整后,输入信号和VCO输出信号将达到同步,即锁相环达到稳定状态。
由于锁相晶振具有高精度、低相噪、稳定性好等特点,被广泛应用于通讯、测量、控制等领域。在通信系统中,锁相晶振常用于时钟恢复、频率合成、调制解调等;在测量系统中,锁相晶振可用于频率计、计时器、GPS接收器等;在控制系统中,锁相晶振常用于先进制造业、电机控制等。