標(biāo)題: 初學(xué)鎖相環(huán)(模擬） [打印本頁(yè)]
作者: 51黑ren    時(shí)間: 2015-12-27 05:28
標(biāo)題: 初學(xué)鎖相環(huán)(模擬）
鎖相環(huán)的作用：能對(duì)輸入信號(hào)（相位）進(jìn)行跟蹤（還有別的作用，如鑒頻、鑒相）。
鎖相環(huán)的組成
組成：鎖相環(huán)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，它由下列部分組成：PD（鑒相器）、LF（濾波器）、VCO（壓控振蕩器）、反饋回路。
基本概念
鎖定狀態(tài)、跟蹤狀態(tài)、捕捉帶、同步帶。

各部分的功能。
PD：是一個(gè)  電壓關(guān)于相位的函數(shù)—u1（t）=f(θe)
LF: 對(duì)PD所輸出的電壓進(jìn)行濾波。同樣也輸出一個(gè)電壓量u2(t)
VCO:這個(gè)玩意是一個(gè)把電壓的變化變成頻率的變化的東東。所以它輸出的相位θ2（頻率的積分）
反饋回路：作用就是把VCO輸出的相位返回給PD，讓它與輸入的相位θ1求差，得到θe。
如此不停的循環(huán)，最終，要讓輸出的相位θ2與輸入的相位θ1之間為常數(shù)，達(dá)到鎖相的功能（鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)或跟蹤狀態(tài)）。
具體分析。
PD的數(shù)學(xué)模型
PD有很多種，現(xiàn)在就最常用的一種--乘法器進(jìn)行說(shuō)明
輸入與輸出共同作用于乘法器后，得到的信號(hào)是關(guān)于相位差的正弦函數(shù)。因此PD的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)正弦運(yùn)算函數(shù)sin[θe]。
LF的數(shù)學(xué)模型
它就是一個(gè)低通的濾波器，用來(lái)濾掉頻率高的信號(hào)。常用的有三種：RC積分、無(wú)源的比例（積分）、有源的比例（積分）。(數(shù)學(xué)模型不好打,所以省略)
VCO的數(shù)學(xué)模型
因?yàn)樗碾妷旱淖兓痤l率的變化，所以數(shù)學(xué)模型是ω(t)= ωo+ku(t)或者用相位表示（θ（t）=ωo?t+ku(t)÷p,p表示微分因子），ωo是VCO固有的頻率，ku(t)表示電壓的變化量所引起的頻率變化量。
反饋回路的數(shù)學(xué)模型
為簡(jiǎn)單起見(jiàn)（目前我也只見(jiàn)過(guò)這種），反饋回路的數(shù)學(xué)模型就是1，即輸出多少，反饋給輸入也是多少。
有了環(huán)路各部分基本的數(shù)學(xué)模型，所以就能得到整個(gè)環(huán)路的數(shù)學(xué)模型H(θ)了（傳遞函數(shù)）.那么對(duì)各種信號(hào)的輸入，我所要的輸出也就能分析出來(lái)了。
時(shí)域跟蹤與頻域跟蹤
假設(shè)輸入的相位是一個(gè)階躍量。那么它通過(guò)環(huán)路后，將會(huì)有一個(gè)相位的輸出，現(xiàn)在我要實(shí)現(xiàn)鎖相,，也就是輸入與輸出的相位只差一個(gè)常數(shù)。那么就要選擇合適的環(huán)路模型，使輸入經(jīng)過(guò)這個(gè)環(huán)路后，輸出只差一個(gè)常數(shù)的相位。（這就是環(huán)路的時(shí)域、頻域跟蹤性能）
時(shí)域跟蹤性能指的是：相位的變化以階躍、斜率、加速度變化時(shí)，環(huán)路的跟蹤性能。
頻域跟蹤性能指的是：相位的變化是以正弦變化時(shí)，環(huán)路的跟蹤性能。
穩(wěn)定性與非線性
另外，環(huán)路還有穩(wěn)定性問(wèn)題，輸入的信號(hào)經(jīng)過(guò)環(huán)路后，導(dǎo)致輸出的相位有180°的相移。此時(shí)需要選擇合適的τ（放電常數(shù)）和K（環(huán)路增益）以及ε（系統(tǒng)參數(shù)）。
對(duì)于PD為乘法器的環(huán)路，還有它的非線性性能。即當(dāng)相位差θe超過(guò)π/6時(shí)，此時(shí)的PD不能等效為線性，所以就要分析它的非線性。此時(shí)用了一種相軌跡法分析（這種方法真妙）。進(jìn)而分析出各種環(huán)路的捕捉帶（能進(jìn)行跟蹤的范圍）。為了更好地解決此時(shí)的非線性，可以用鑒頻鑒相器和電荷泵來(lái)作為PD，此時(shí)環(huán)路的鑒頻、鑒相就有了很好的線性（特別的鑒相）
總結(jié)：鎖相環(huán)的中心問(wèn)題就是對(duì)輸入信號(hào)的跟蹤，下面所有的問(wèn)題都是圍繞它進(jìn)行的。比如：如何跟蹤（PD、LF、VCO、反饋）、如何跟蹤不同的信號(hào)（時(shí)域跟蹤、頻域跟蹤）、跟蹤存在的問(wèn)題（穩(wěn)定性、非線性、噪聲）、如何解決來(lái)更好的跟蹤（電荷泵鎖相環(huán)、數(shù)字鎖相環(huán)）。這些問(wèn)題大部分都是用的數(shù)學(xué)工具來(lái)分析的，比如傅氏變換、拉氏變換、相軌跡法等等。
以上是我學(xué)完這門課程后的初步總結(jié)。


作者: wjf12345    時(shí)間: 2019-8-26 15:27
理解很完美
作者: m2006410    時(shí)間: 2021-8-6 09:35
沒(méi)看懂，百度一大圈，發(fā)現(xiàn)都是毫無(wú)意義的介紹，真不知道那些人寫那些發(fā)到網(wǎng)上什么意義，




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