環路濾波器,什么是環路濾波器

環路濾波器

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。

環路濾波器的基本概念和功能

其實它是濾波器中的一種類型，因為這種濾波器使用在環路中，因此得名環路濾波器。它是PLL(鎖相環)電路中的重要組成部分,要了解它必須先要對PLL的原理有一定了解。PLL的原理如下：

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：

此時需要用低通濾波器LF將上式中的和頻分量濾掉，快速衰減高頻干擾，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入，在環路跳出鎖定狀態時，提高環路以短期存儲，并迅速恢復環路。