數字鎖相環技術原理

數字9鎖相環技術原理圖

內容提要：數字8鎖相環（DigitalPhase-LockedLoop，全稱DPLL）是種源于反映把控好的技能，使用于實行精密的時序把控好和相位導入。通過相位比較、頻率差計算、頻率控制、濾波和循環控制，它能夠完成兩個信號相位同步、頻率自動跟蹤的功能。數字鎖相環不僅具有可靠性好、精度高、環路帶寬和中心頻率編程可調等優點，還解決了模擬鎖相環的直流零點漂移、器件飽和及易受電源和環境溫度變化等缺點，此外還具有對離散樣值的實時處理能力。數字鎖相環廣泛應用于物理和工程領域，包括用于測量和跟蹤信號頻率、提取原始信號的給定頻率分量并在同時消除噪聲和雜散分量，或者基于輸入信號合成新信號。此外，數字鎖相環在幅度調制解調、頻點鑲嵌、FM立體聲解碼、彩色副載波同步、圖像處理等各個方面得到了廣泛的應用，已成為鎖相技術發展的方向。

1.鎖相環基礎道理

鎖相環(PLL)能力也稱主動相位有效控制能力,主要由鑒相器,低通濾波器(LPF),壓控自由振蕩器器(VCO)和分類頻率源(納米線自由振蕩器器)分為。

當壓控振動器的平率f_v,由某一愿意引發變現時,必定會合理地帶來生相位變現。這款相位變現在鑒相器中與對比單晶體振動器的動態平衡(表示于頻段f_R)相較于較,使鑒相器輸出電壓值一與相位偏差成百分比的偏差電壓值u_d(t),經低通濾波器,取下中間很慢更變的直流電源電壓電流食用量u_c(t),并加到VCO的把控好端,使壓控諧振器的輸出電壓幀率f_v不息變動且向考生規律f_R并攏,以至f_v=f_R已經,進而導致u_v(t)、u_s(t)兩警報的頻帶寬度相似而相位差維持固定(同時進行),即滿足頻帶寬度系統自動跟進和相位重置。這這就是是鎖相環路的關鍵機理。

 

圖1鎖相環構成節構圖

2.全數碼鎖相環的差不多遠離

全數字鎖相環由數字鑒相器、數字環路濾波器、數控振蕩器三部分組成。鎖相環是一個相位反饋控制系統，而在數值鎖相環中，會因為數據誤差保持移動網絡信號是離散的數值移動網絡信號，而不能模以輸出精度功率，以求受控的輸出精度輸出精度功率的轉換是離散的而不能聯續的;不僅，全數字鎖相環的環路構成器件也全用號碼電路板確保。在這其中可逆轉篩選器及N分頻器的石英鐘由外面晶振供給。全數字鎖相環不使用VCO(電壓控制振蕩器)，同時采用系統可編程芯片實現，這大大減輕溫度及電源電壓變化對環路的影響，有利于提高系統的集成度和可靠性。

3.全數字式鎖相環的完成

全數字6式鎖相環是模擬網鎖相環系統化的數字6式化,全數字鎖相環的基本結構如圖2所示。重要由數字8鑒相器、K變模可逆計數器構成(模數K可預置)、加減脈沖控制器和除N計數器構成。K變模可逆計數器和加減脈沖控制器的工作頻率分別為Mf₀和2Nf₀,f₀為鎖相環的管理中心聲音頻率。一般的現象下M和N均為2的整數冪。時鐘2Nf₀經除H(H=M/2N)計數器得到。事實適用中普通在壓控振動器與鑒相器彼此假如可以控制的變模分頻器,來得以固定的的或者是可變性的填寫工作輸出幀率,填寫工作輸出幀率與填寫幀率彼此成標準社會關系。

 

圖2全數字式鎖相環路形式圖

3.1數字5鑒相器的保持

常用的數字鑒相器有三種類型EXOR鑒相器、JK觸發型鑒相器和邊沿控制鑒相器。數字鑒相器的作用是辨別兩數值6走勢相位的差異，并完成走勢將這樣的差異表達出了出了。數值6鑒相器在很多數量上絕對著鎖相環的特性,挑選的基本準則要從實用生活條件、規則化鑒相面積、裝修設計難易數量等想法綜合性考慮的。其中EXOR鑒相器，它使用于于正弦波形相交的原因,線性鑒相范圍為±Π/2，線性網絡增加收益K_d=2/Π(V/rad)。實現較為進入的信號u₁(t)和評價搜索信號燈u_2’(t)的相位帶來一位誤差率網絡信號u_d(t),其做K變模可逆計數器的加減方向控制信號,相位差為θ_e(θ_e=θ_v-θ_R)。環路鎖定時，搜索無線衛星無線信號和工作輸出的無線衛星無線信號之前無相位計算誤差時，搜索和工作輸出的無線衛星無線信號的相位剛剛好抗腐蝕性90°，經過異或門，產生占空比為50%的輸出信號，該信號和輸入信號波形相同，頻率剛好是前者的兩倍。這種情形如圖3(a)所示。在這類情況下,可逆計數器加和減的周期是相同的,此時一旦不可逆轉記數器的k值足夠大,其輸出端就不會產生進位或借位脈沖。當輸出信號u_2’落后于參考使用數字信號u₁時,相位數據誤差為正。這種情形如圖3(b)所示。

 

圖3 EXOR鑒相器的波型參數圖（a）零相位偏差（θe=0時波型參數）

（b）零相位出現偏差的原因（θe>0時波型）

3.2字母環路濾波器的進行

K變模可逆計數器是偏重要的數字6環路濾波器之三。那樣環路濾波器一般說來和EXOR或 JK勾起鑒相器一齊作業,它由2個其他人獨立性的運算器組成部分,這2個運算器基本上被被稱為加(UP)運算器和減(DN)運算器。實際上的用中,這2個運算器經常往上走運算的,K為這2個運算器的模,也那我覺得,這2個運算器的運算比率皆是[0,K-1],其中的K是由模K掌控投入端掌控,還有就是,平常是2的整多次冪。鐘表的信號(K鐘表)的規律確定為ADPLL管理中心規律f_o的M倍,M一般性取8、16、32等。它對數字鑒相器所在的相位差數據信息做加減運算,當運算結果達到由模值控制器所預設的模值時,計數器輸出一個溢出信號,加減溢出判斷電路對溢出信號進行判斷:若是加溢出則輸出進位脈沖;若是減溢出則輸出借位脈沖。進位和借位脈沖可用來控制DCO(數控振蕩器),使得DCO輸出的脈沖數根據進位和借位來加上或者是刪除一些脈沖,實際上也就改變了DCO的輸出頻率。可逆計數器的模值由K模值控制器控制,一般為2的整數冪,當模值控制器變化范圍為4b0001~4b1111時,對應的模值的變化范圍為2³~2¹⁷。就好按照其模值的面積改變不可逆轉數值器的時長來達到數字式源程序抑制。

3.3阿拉伯數字諧振器的達到

數銑諧振器由加減單脈沖操縱器和除N計數器組成。加減脈沖控制器的作用是實現對輸入信號頻率和相位的跟蹤和調整,最終使得輸出信號鎖定在輸入信號的頻率和相位上,它是由D觸發器和JK觸發器組合實現的。當沒有進位脈沖和借位脈沖輸入時,即鎖相環路穩定時,加減脈沖控制器對輸入時鐘進行二分頻后輸出,從而保持u₁(t)和u_2’(t)的正交;當有進位脈沖時,加減脈沖控制器除了將信號2分頻,還會在2分頻的過程中加入半個時鐘周期,當有借位脈沖輸入時,則是減去半個時鐘周期,這個過程是連續發生的。由于實際門電路中延遲的影響,有可能在邏輯輸出的信號中存在毛刺,從而產生不可預知的問題,所以可以通過時鐘控制的D觸發器來消除這些毛刺所帶來的隱患。由此可見,加減脈沖控制器就是通過這種方式來調節相位以使閉環系統最終達到鎖定狀態。

Moku:Pro的PID/PLL

 

Moku:Pro的PID/PLL(相對于參考時鐘)多達四個輸入信號，從1 kHz到300 MHz的精度優于6 μ弧度。基于數字實現的鎖相環構架，Moku:Pro的PID/PLL具備了動態的標準、零死區和在線測量精密度較，超越了以往鎖相增加器和頻率計數器器的耐腐蝕性。

 

Moku:Pro的PID/PLL有特點

 

•十二個單獨的的相位計節點輸出的選擇，跟蹤目標和收錄2個自立數字信號的相位，頻繁和波幅。

•鎖相讀取選擇項，使您行所產生正弦函數波鎖相設置。

•實用相位計的集成系統頻譜具體分析設備包在頻域觀看自動測量數劇。

•鎖相環定位帶寬的配置從10hz到10khz。

 

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