數字PLL,什么是數字PLL

數字PLL

PLL的概念

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

因鎖相環可以實現輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環通常用于閉環跟蹤電路。鎖相環在工作的過程中，當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，這就是鎖相環名稱的由來。

目前鎖相環主要有模擬鎖相環，數字鎖相環以及有記憶能力（微機控制的）鎖相環。

PLL的組成

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

鎖相環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換成uD（t）電壓信號輸出，該信號經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。

鎖相環的工作原理

設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，根據相量的關系可得瞬時頻率和瞬時位相的關系為：

數字PLL的概念

所謂數字PLL，就是指應用于數字系統的PLL，也就是說數字PLL中的各個模塊都是以數字器件來實現的，是一個數字的電路。

數字鎖相環的優點是電路最簡單有效,可采用沒有壓控的晶振,降低了成本,提高了晶振的穩定性。但缺點是和模擬鎖相環一樣,一旦失去基準頻率,輸出頻率立刻跳回振蕩器本身的頻率;另外還有一個缺點,就是當進行頻率調整的時候，輸出頻率會產生抖動，頻差越大，抖動會越大于密，不利于某些場合的應用。

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