2、环路滤波器

环路滤波器(LF)是呈低通性能的滤波器,可分为无源环路滤波器和有源环路滤波器两种,无源滤波器仅由电阻和电容组成,有源滤波器除了电阻和电容外还需有运算放大器构成,它的选择可由VCO所需调谐电压的大小决定。VCO的输入电压是鉴相器电荷泵的输出u,(t),它滤除电压u,(t)中的高频杂波成分,剩余平均电压分量去调谐压控振荡器的输出频率u.(t)。除此之外,环路滤波器的设计对锁相环路其它的参数也有影响,对环路稳定性以及环路的锁定时间起着决定性的作用。常见的环路滤波器有以下三种。

(1)简单RC滤波器

如图3-5所示,它是由单个电阻以及单个电容组成的,也是环路滤波器中最简单的。其频率的响应特性为:

image.png

在此式(3-8)中1 RC ,表示时间常数,同时也是该滤波器中的可调参数。该滤波器具有着低通特性,且相位滞后。

image.png

(2)  无源比例积分滤波器 

无源比例积分滤波器的电路如图 3-6 所示,它频率的响应特性为:

image.png

式中T2=RC,T2=R2C,这是两个可以独立调节的参数。频率较高时,由其相频的特性可得,它的相位具有超前校正的作用,因此可以使环路更稳定。

image.png


图 3-6 无源比例积分滤波器的组成以及频率的响应特性 

(a)  无源比例积分滤波器组成;(b)无源比例积分滤波器频率响应特性

(3)  有源比例积分滤波器 

该滤波器的电路组成如图 3-7 所示,它是由运放和若干 RC 网络组成的。其传输算子是: 

image.png

此电路与无源比例积分滤波器一样,当频率较高时它的相位也有超前的校正作用,以此可以改善调节环路的稳定性。

image.png

3、 压控振荡器 

压控振荡器(VCO)是指输出频率受电压控制的振荡器。它的输入为控制电压  cv t ,理想的频率受控特性应为线性的,即: 

image.png

K 为压控灵敏度,单位是 rad/ sV ,t 和0 分别是振荡器的瞬时受控角频率和自由振荡角频率。 

因为 VCO 的输出会反馈至鉴相器的输入端,而对鉴相器产生误差电压起作用的是其相位,并不是频率。对式(3-13)进行积分,可得 

image.png

由此可看出 VCO 存在积分因子 1/P,这是由相位与角频率间的积分关系生成的。由于锁相环路要求 VCO 输出相位,所以这个积分的作用是 VCO 固有的,也因此 VCO 称为了锁相环路固有的积分环节。

4、锁相环路相位模型

将锁相环路几个基本部件的模型连接在一起,就可以得到锁相环路相位模型,如图3-8所示,锁相环路是一个基于相位负反馈误差控制系统。通过比较输入相位6(t)与VCo反馈输出信号的相位进行比较,通过鉴相器得出误差相位e(t),并通过误差相位得到相应的误差电压u(t),该误差电压经环形滤波器滤除高频部分,得到最终的控制电压u.(t),该控制电压进入压控振荡器,使之产生频率偏移a(t),以此跟踪输入信号频率a%。若环路输入的是固定频率的载波信号,则环路通过捕获过程最终达到锁定状态,锁定后a(t)=a,且环路的输入与输出之间维持一定的稳态相位误差[即e(t)为常数],正是这个稳态相位误差保证环路此后一直处于同步状态,如果没有这个稳态相位误差,控制电压就会消失,压控振荡器的瞬时频率a,(t)又会回到其自由振荡频率a%,环路将会失锁。存在剩余误差是误差控制系统的特征。

image.png

如上图 3-8 所示可得环路动态方程:

image.png

这便是锁相环路的动态方程的一般形式。K 为环路的总增益,dU 是误差电压的幅值。

(未完,待续……)

雷达物位计DDS和PLL基本工作原理 (1)

雷达物位计DDS和PLL基本工作原理 (2)

雷达物位计DDS和PLL基本工作原理 (3)

雷达物位计DDS和PLL基本工作原理 (4)


上一篇:雷达物位计DDS和PLL基本工作原理 (1) 下一篇:雷达物位计DDS和PLL基本工作原理 (3)
查看更多+ 推荐产品Recommended products
    佑富RM智能显示型射频电容物位开关是一款物位测量仪表,主要用于液体或固体颗粒的罐、槽、筒仓或料…..
    查看详细 >>
    产品介绍佑富PH平衡流量计采用独特的等雷诺数、增加节流件厚度和加工精度,使流动性能接近文丘里,…..
    查看详细 >>
    产品介绍孔板流量计是将标准孔板与多参数差压变送器(或差压变送器、温度变送器及压力变送器)配套…..
    查看详细 >>
    V锥流量计是一款用于液位、蒸汽介质的流量测量,选型时需要知道测量介质、温度、压力、量程、安装…..
    查看详细 >>
    产品介绍RM系列射频导纳物位开关是一种反相频移式电容物位开关,它带有可选杆/缆式和可配置输出。…..
    查看详细 >>
    产品介绍UW高温阻旋料位开关是一种机械式阻旋式物位开关,用于粉末和颗粒状固体的物位检测。产品性…..
    查看详细 >>
    产品介绍URT系列的2线制脉冲雷达物位变送器,用于储罐或过程罐中液体、浆体和固体的连续物位测量,…..
    查看详细 >>
    产品介绍近年来随着市场经济的不断发展和生产管理的需要,完善的远程监控系统正日益受到广泛的重视…..
    查看详细 >>
    产品介绍在线PH计在保证性能的基础上简化了功能,从而具有了特别强的价格优势。..
    查看详细 >>
    产品介绍金属转子流量计,是变面积式流量计的一种 , 在一根由下向上扩大的垂直锥管中 , 圆形横截面…..
    查看详细 >>
    产品介绍涡轮流量计主要用于测量及现场显示封闭工业管道中液体、气体的流量和总量。也可做标准仪表…..
    查看详细 >>
    产品介绍涡街流量计是根据卡门(Karman)涡街原理研究生产的测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况…..
    查看详细 >>