相敏电路(Phase Locked Loop,简称PLL)是一种基于电子元器件的控制系统,主要用于从输入信号中恢复出固定的频率和相位关系。它由三个基本部分组成:相比较器、环形振荡器和分频器。
相比较器对输入信号和反馈信号进行比较,输出一个误差信号,用于驱动环形振荡器的频率调谐。环形振荡器的输出信号与输入信号相比较,用于产生对输入信号的相位或频率反馈,从而精确匹配输入信号的频率和相位信息。分频器将环形振荡器输出的信号分频后送回相比较器,形成环路反馈控制,强制让输出频率和输入信号频率保持一致。
相敏电路的核心就是环形振荡器。在输入信号的引导下,环形振荡器将输入信号的频率和相位信息储存起来,并运用反馈机制来准确跟踪输入信号的变化,输出保持一致的频率和相位信息。
环形振荡器的频率输出与电荷泵电容和电流的控制有关。当环形振荡器的频率偏离输入信号的频率时,相比较器输出的误差信号将驱动电荷泵,改变电流或电容的值,进而改变环形振荡器的输出频率,使其与输入信号相匹配。因此,相敏电路的主要作用就是保持稳定的输出频率,而不受输入信号的扰动。
基于相敏电路的不同应用场景和要求,相敏电路可以分为不同类型。例如:
1.基本相敏环路:由相比较器、环形振荡器和分频器组成,主要用于频率鉴别和信号判定。
2.二次环路:在基本相敏环路的基础上加入了二次相位比较器和二次环形振荡器,实现了更高的频率稳定度和更精确的相位跟踪。
3.数字PLL:使用数字信号处理技术,将输入信号和参考频率数字化,实现更加精确的频率控制和信号鉴别。
相敏电路在现代电子技术中应用广泛。其中,常见的应用包括:
1.调频广播、电视、卫星通信:在这些应用中,相敏电路用于从噪声和不稳定的信号中提取出稳定的载波信号。
2.钟表、计数器:相敏电路用于提供稳定的时钟信号。
3.数字信号处理:相敏电路可以用于数字信号处理中的时钟恢复、时钟重构和时钟同步等。
4.调频收音机:相敏电路可用于从频谱上选择一个频率,并实现高质量的信号重构。
5.雷达系统:相敏电路巨能够实现雷达系统的稳定频率跟踪和高精度的同步。