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【求助】关于锁相环,有没有哪位论坛大神能详细说明一下!

菜鸟
2014-01-12 21:14:48    评分
对于单片机的锁相环,感觉有必要在这提一下,自己实力有限,有没有大神愿意来说一说



关键词: 锁相环     求助    

院士
2014-01-12 21:23:55    评分
2楼
莫急莫急,马上有人和你聊聊

高工
2014-01-12 21:27:17    评分
3楼
MCU的支撑电路一般需要外部时钟来给MCU提供时钟信号,而外部时钟的频率可能偏低,为了使系统更加快速稳定运行,需要提升系统所需要的时钟频率。这就得用到锁相环了。例如MCU用的外部晶振是16M的无源晶振,则可以通过锁相环PLL把系统时钟倍频到24M,从而给系统提供更高的时钟信号,提高程序的运行速度。 51单片机,AVR单片机内部没有锁相环电路,其系统时钟直接由外部晶振提供。而XS128内部集成了锁相环电路,其系统时钟既可由外部晶振直接提供,也可以通过锁相环倍频后提供,当然,还有由XS128内部的时钟电路来提供(当其它来源提供的系统时钟不稳定时,内部时钟电路就起作用了,也就是自时钟模式)。

专家
2014-01-12 21:28:35    评分
4楼

这个东西确实挺有意思的。

在cortex-m3的MCU里 经常会看到初始化晶振时都有一个参数需要配置,OSC 与 PLL 而后者便是锁相环。 


院士
2014-01-12 21:28:48    评分
5楼

锁相环是指一种电路或者模块,它用于在通信的接收机中,其作用是对接收到的信号进行处理,并从其中提取某个时钟的相位信息。或者说,对于接收到的信号,仿制一个时钟信号,使得这两个信号从某种角度来看是同步的(或者说,相干的)。

由于锁定情形下(即完成捕捉后),该仿制的时钟信号相对于接收到的信号中的时钟信号具有一定的相差,所以很形象地称其为锁相器。

而一般情形下,这种锁相环的三个组成部分和相应的运作机理是:

1 鉴相器:用于判断锁相器所输出的时钟信号和接收信号中的时钟的相差的幅度;

2 可调相/调频的时钟发生器器:用于根据鉴相器所输出的信号来适当的调节锁相器内部的时钟输出信号的频率或者相位,使得锁相器完成上述的固定相差功能;

3 环路滤波器:用于对鉴相器的输出信号进行滤波和平滑,大多数情形下是一个低通滤波器,用于滤除由于数据的变化和其他不稳定因素对整个模块的影响。

 

┌—————┐   ┌—————┐   ┌———————┐  
→—┤ 鉴相器 ├—→—┤环路滤波器├—→—┤受控时钟发生器├→┬—→
  └——┬——┘   └—————┘   └———————┘ │  
     ↑                          ↓
     └——————————————————————————┘


见,是一个负反馈环路结构,所以一般称为锁相环(PLL: Phase Locking Loop)

锁相环有很多种类,可以是数字的也可以是模拟的也可以是混合的,可以用于恢复载波
也可以用于恢复基带信号时钟
锁相环
 锁相环:为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法,主要有VCO(压控振荡器)和PLL IC ,压控振荡器给出一个信号,一部分作为输出,另一部分通过分频与PLL IC所产生的本振信号作相位比较,为了保持频率不变,就要求相位差不发生改变,如果有相位差的变化,则PLL IC的电压输出端的电压发生变化,去控制VCO,直到相位差恢复!达到锁频的目的!!能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。

锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。鉴相器用来鉴别输入信号Ui与输出信号Uo之间的相位差 ,并输出误差电压Ud 。Ud 中的噪声和干扰成分被低通性质的环路滤波器滤除 ,形成压控振荡器(VCO)的控制电压Uc。Uc作用于压控振荡器的结果是把它的输出振荡频率f。拉向环路输入信号频率fi ,当二者相等时,环路被锁定 ,称为入锁。维持锁定的直流控制电压由鉴相器提供,因此鉴相器的两个输入信号间留有一定的相位差。锁相环最初用于改善电视接收机的行同步和帧同步,以提高抗干扰能力。20世纪50年代后期随着空间技术的发展,锁相环用于对宇宙飞行目标的跟踪、遥测和遥控。60年代初随着数字通信系统的发展,锁相环应用愈广,例如为相干解调提取参考载波、建立位同步等。具有门限扩展能力的调频信号锁相鉴频器也是在60年代初发展起来的。在电子仪器方面,锁相环在频率合成器和相位计等仪器中起了重要作用.
锁相环  锁相环(phase-locked loop):为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法,主要有VCO(压控振荡器)和PLL IC ,压控振荡器给出一个信号,一部分作为输出,另一部分通过分频与PLL IC所产生的本振信号作相位比较,为了保持频率不变,就要求相位差不发生改变,如果有相位差的变化,则PLL IC的电压输出端的电压发生变化,去控制VCO,直到相位差恢复!达到锁频的目的!!能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。
  锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。鉴相器用来鉴别输入信号Ui与输出信号Uo之间的相位差 ,并输出误差电压Ud 。Ud 中的噪声和干扰成分被低通性质的环路滤波器滤除 ,形成压控振荡器(VCO)的控制电压Uc。Uc作用于压控振荡器的结果是把它的输出振荡频率fo拉向环路输入信号频率fi ,当二者相等时,环路被锁定 ,称为入锁。维持锁定的直流控制电压由鉴相器提供,因此鉴相器的两个输入信号间留有一定的相位差。锁相环最初用于改善电视接收机的行同步和帧同步,以提高抗干扰能力。20世纪50年代后期随着空间技术的发展,锁相环用于对宇宙飞行目标的跟踪、遥测和遥控。60年代初随着数字通信系统的发展,锁相环应用愈广,例如为相干解调提取参考载波、建立位同步等。具有门限扩展能力的调频信号锁相鉴频器也是在60年代初发展起来的。在电子仪器方面,锁相环在频率合成器和相位计等仪器中起了重要作用.

 PLL:phase Locked Loop 相同步回路, 锁相回路,用来统一整合时脉讯号,使内存能正确的存取资料。
  直接数字频率合成(DDS—Digital Direct Frequency Synthesis)技术是一种新的频率合成方法,是频率合成技术的一次革命,JOSEPH TIERNEY等3人于1971年提出了直接数字频率合成的思想,但由于受当时微电子技术和数字信号处理技术的限制,DDS技术没有受到足够重视,随着电子工程领域的实际需要以及数字集成电路和微电子技术的发展,DDS技术日益显露出它的优越性。
  DDS是一种全数字化的频率合成器,由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。时钟频率给定后,输出信号的频率取决于频率控制字,频率分辨率取决于累加器位数,相位分辨率取决于ROM的地址线位数,幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数。
  DDS有如下优点:⑴ 频率分辨率高,输出频点多,可达 个频点(N为相位累加器位数);⑵频率切换速度快,可达us量级;⑶ 频率切换时相位连续;⑷ 可以输出宽带正交信号;⑸ 输出相位噪声低,对参考频率源的相位噪声有改善作用;⑹可以产生任意波形;⑺ 全数字化实现,便于集成,体积小,重量轻,因此八十年代以来各国都在研制和发展各自的DDS产品,如美国QUALCOMM公司的Q2334,Q2220;STANFORD公司的STEL-1175,STEL-1180;AD公司的AD7008,AD9850,AD9854等。这些DDS芯片的时钟频率从几十兆赫兹到几百兆赫兹不等,芯片从一般功能到集成有D/A转换器和正交调制器。
  PLL:Phase Locked Logic 相同步逻辑
  锁相环的用途是在收、发通信双方建立载波同步或位同步。因为它的工作过程是一个自动频率(相位)调整的闭合环路,所以叫环。锁相环分模拟锁相环和数字锁相环两种。
  模拟锁相环主要由相位参考提取电路、压控振荡器、相位比较器、控制电路等组成。压控振荡器输出的是与需要频率很接近的等幅信号,把它和由相位参考提取电路从信号中提取的参考信号同时送入相位比较器,用比较形成的误差通过控制电路使压控振荡器的频率向减小误差绝对值的方向连续变化,实现锁相,从而达到同步。
  数字锁相环主要由相位参考提取电路、晶体振荡器、分频器、相位比较器、脉冲补抹门等组成。分频器输出的信号频率与所需频率十分接近,把它和从信号中提取的相位参考信号同时送入相位比较器,比较结果示出本地频率高了时就通过补抹门抹掉一个输入分频器的脉冲,相当于本地振荡频率降低;相反,若示出本地频率低了时就在分频器输入端的两个输入脉冲间插入一个脉冲,相当于本地振荡频率上升,从而达到同步

 


专家
2014-01-12 21:31:45    评分
6楼
楼上 是百度出来的吧~~

菜鸟
2014-01-12 21:35:11    评分
7楼

应该是,这个不太适合学单片机的,感觉


高工
2014-01-12 21:43:21    评分
8楼
不会啊,设置几个寄存器就好了

专家
2014-01-12 21:43:40    评分
9楼

闭环反馈电路,当输入输出频率一致时,输入输出电压相位被锁住保持不变

单片机中的锁相环通常经过倍频,然后再利用“除子(divider)"设定一些外设需要的频率


院士
2014-01-12 21:46:11    评分
10楼
那是必须的

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