數(shù)字PLL,什么是數(shù)字PLL

數(shù)字PLL

PLL的概念

我們所說的PLL,其實就是鎖相環(huán)路，簡稱為鎖相環(huán)。許多電子設(shè)備要正常工作，通常需要外部的輸入信號與內(nèi)部的振蕩信號同步，利用鎖相環(huán)路就可以實現(xiàn)這個目的。鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環(huán)（PLL）。鎖相環(huán)的特點是：利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號的頻率和相位。

因鎖相環(huán)可以實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過程中，當(dāng)輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來。

目前鎖相環(huán)主要有模擬鎖相環(huán)，數(shù)字鎖相環(huán)以及有記憶能力（微機控制的）鎖相環(huán)。

PLL的組成

鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三部分組成，鎖相環(huán)組成的原理框圖如圖8-4-1所示。

鎖相環(huán)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(zhuǎn)換成uD（t）電壓信號輸出，該信號經(jīng)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。

鎖相環(huán)的工作原理

設(shè)外界輸入的信號電壓和壓控振蕩器輸出的信號電壓分別為：

式中的ω0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：

用低通濾波器LF將上式中的和頻分量濾掉，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓uC（t）。即uC（t）為：

式中的ωi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(jù)相量的關(guān)系可得瞬時頻率和瞬時位相的關(guān)系為：

數(shù)字PLL的概念

所謂數(shù)字PLL，就是指應(yīng)用于數(shù)字系統(tǒng)的PLL，也就是說數(shù)字PLL中的各個模塊都是以數(shù)字器件來實現(xiàn)的，是一個數(shù)字的電路。

數(shù)字鎖相環(huán)的優(yōu)點是電路最簡單有效,可采用沒有壓控的晶振,降低了成本,提高了晶振的穩(wěn)定性。但缺點是和模擬鎖相環(huán)一樣,一旦失去基準(zhǔn)頻率,輸出頻率立刻跳回振蕩器本身的頻率;另外還有一個缺點,就是當(dāng)進行頻率調(diào)整的時候，輸出頻率會產(chǎn)生抖動，頻差越大，抖動會越大于密，不利于某些場合的應(yīng)用。

鎖相環(huán)路已在模擬和數(shù)字通訊及無線電電子學(xué)的各個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。隨著大規(guī)模、超高速的數(shù)字集成電路的發(fā)展，為數(shù)字鎖相環(huán)路的研究與應(yīng)用提供了廣闊空間。由于晶體振蕩器和數(shù)字調(diào)整技術(shù)的加盟，可以在不降低振蕩器的頻率穩(wěn)定度的情況下，加大頻率的跟蹤范圍，從而提高整個環(huán)路工作的穩(wěn)定性與可靠性。