xukun977 发表于 2020-3-3 12:01

复习锁相环PLL

本帖最后由 xukun977 于 2020-3-3 12:22 编辑

什么是锁相环

锁相环的概念,1932年就提出来了,但是锁相环本质上是非线性系统,关于锁相环的深入研究,是上个世纪中后页的事。
前期关于锁相环的很多论文,其结论或者有局限性或者说时代背景,放在今天来说是不对的,或者说不具有一般性,所以尽管锁相环的论文特别多,但不具备鉴定能力的,看老一点论文是麻烦的,稍不留神就误入歧途了。


所以,我们这里看比较新的文献。


锁相环的基本结构如下图,由PD、VCO和滤波器三大基本构件组成。






由ref(t)和e(t)可以清晰地看到,PLL是通过反馈,让VCO的输出频率和参考频率同步!
相位之间可以有“误差”,但频率误差等于0!

当然了,频率和相位之间相互扯犊子,没办法像父子之间分家,能分的清清楚楚的,谁的财产归谁的,有严格定义。


1968年,美国有个专利是整数N综合PLL:




波形方面用分频器输出代换out(t)波形,基本关系较基本PLL结构,仍旧不变,但此时输出频率Fout变成数控的了。




无限通信和频谱仪等场合,有混频器的地方,一般都会用到上面的整数N频率综合,只不过具体实现时,可能要用电荷泵。






但是上面的N,只能是整数,不能是分数,为克服此缺点,再添加个Σ-Δ调制器,就可实现分数N频率综合器
频率精度可就超高了!








xukun977 发表于 2020-3-3 12:27

本帖最后由 xukun977 于 2020-3-3 12:33 编辑

2000年以后,数字电路风生水起,人们把模拟PLL,改成了数字锁相环:





压控振荡器VCO换成了数控振荡器DCO,模拟滤波器改成了数字环路滤波器,PD改成了时间-数字转换器,想尽可能的全数字化。


实际的高性能数字锁相环系统,是非常复杂的,由多个反馈环组成,例如为了把噪声再次抑制30dB以上,还需要LMS算法:










xukun977 发表于 2020-3-3 12:47

本帖最后由 xukun977 于 2020-3-3 12:49 编辑


以上是系统设计考虑,具体到电路的实现,话题更大了。


例如经典的CMOS峰值检测器:







这个电路有何缺点?

在跟踪阶段,希望Ibias尽可能地大,来提高压摆率和快速的失调补偿速度。






但是到了保持阶段,希望抖动最小化,于是要求Ibias尽可能地小!






所以在一个完整周期,上个阶段希望电流源超级大,下个阶段希望电流源超级小。
这个活就难办了。现实职场中,相当于领导要给员工穿小鞋!故意刁难。



xukun977 发表于 2020-3-3 12:55



但是这难不倒电工,因为电工相当于梁山的军师,是专门解决难题的。


加个我们昨天晚上发帖说到的开关器件就解决问题了。




把电流源Ibias设计的特别大,在跟踪阶段,Vin控制开关,让它闭合,于是接入Ibias,让压摆率超大,时间常数超小。
而到了保持阶段Vin自动断开开关,相当于此时和CL相接的电流源大小,是理想中的0值!


对于实际电路实现,加个开关太简单了,几乎是零成本,因为开关管不需要太大WL积!











ash401 发表于 2020-3-6 11:58

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