锁相环的含义是锁相环的自动控制，能够完成两个电信号的锁相环系统称为锁相环，简称pll。 广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。
典型的锁相环pll )系统包括三个基本电路：锁相环pd )、压控振荡器vco )和低通滤波器lpf )，如图1所示。
图1
一、鉴相器pd ) )。
构成相位检测器的电路形式很多，这里只介绍实验中使用的两种相位检测器。
1 .异或门的异或门的逻辑真值如表1所示。 图2是逻辑符号图。
输入输出
abf
000
011
101
110
图2
表1
从表1可知，向输入端a和b分别输入占空比50%的信号波形时，在两者存在相位差d的情况下，输出端f的波形的占空比与有关。 参照图3。 用积分器对f输出波形进行平滑后，积分器的输出波形的平均值同样与有关，可以使用异或门进行相位到电压的转换，构成相位检测电路。 于是，积分器积分后的平均值直流分量)如下所示。
u=vdd*/1) ) )
直流成分vd因而不同。 和v的关系可以用图4来说明。 从图中可以看出，两者呈简单的线性关系：
ud=KD*2) )
kd是鉴证灵敏度
图3图4
2 .如上文关于边缘触发相位比较器所述，异或门相位比较器的应用不方便，因为在使用时进行比较的两个信号必须具有50%的占空比。 边缘触发相位检测器通过比较两个输入信号的上升沿或下降沿)来检测信号的相位，并且不要求输入信号的占空比。
二、压控振荡器vco ) )。
压控振荡器是其中振荡频率0由控制电压UFt )控制的振荡器，且是电压33到354频率转换器。 vco的特性可以用瞬时频率0t )和控制电压uf t )的关系曲线表示。 在未施加控制电压的情况下但是，控制直流电压不认为是0，控制端子电压必须是直流电压和控制电压的叠加)，vco的振荡频率被称为自由振荡频率om或中心频率，在vco的线性控制范围内，其瞬时角频率
ot )=om k0uft ) t ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) 65
式中，k0——vco的控制特性曲线的斜率经常被称为vco的控制灵敏度或电压控制灵敏度。
3 .环路滤波器
这里只把无源比例积分滤波器示于图5。 其传递函数如下。
中：1=r1 c
2=r2 c
图5
四.锁相环的相位模型和传递函数
图6
图6是锁相环的相位模型。 请注意，锁相环是相位反馈系统，流过环路的是相位而不是电压。 因此，研究锁相环的相位模型，可以获得环路的完整性能。
从图6可以看出：
)1)在a点断开环路时，锁相环的开环相位传递函数为
KLs )=
)2)环路闭合时的相位传递函数为
是hs )
)3)环路闭合时的相位误差传递函数为
hes )=
在环路滤波器中选择无源比例积分滤波器时，会导出以下内容。
hs )
式中，
，1=r1 c，2=r2 c
2x
x=
，k=kd ko
同样可以得到：
hes )=
n称为系统的固有频率或自然角频率；
x称为系统的衰减系数。
注意，上述是输入信号的相位的变化角频率，而不是输入信号本身的角频率。 如果输入信号为FM信号，则指的是调制信号的角频率而不是载波的角频率。
五.锁相环的同步与捕获
锁相环的输出频率或vco的频率)o可以跟踪输入频率i的工作状态，称为同步状态，在同步状态下始终为o=i。 锁相环同步的条件下，输入频率i的最大变化范围称为同步带宽，用dh表示。 超出此范围时，循环将解除锁定。
解锁时，oi。 如果从两个方向改变i，设法使i接近o，则进一步变为o=I-o )，当o减小到某个值时，环路从解锁变为锁定状态。 将通过频率牵引最终锁住该pll的频率范围称为捕捉带p。 同步带h、捕捉带p与vco中心频率o的关系如图7所示。
图7