关于锁相环(PLL)的工作原理

锁相环英文名称PLL（Phase Locked Loop），中文名称相位锁栓回路，现在简单介绍一下锁相环的工作原理。

锁相环通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成，锁相环组成的原理框图如图1所示。

锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号（PD），经环路滤波器滤波后形成电压VR来控制压控振荡器的电压，该电压对振荡器输出信号的频率实施控制。 假设外部基准时钟产生的频率为Fr，电压振荡器VCO产生的频率为Fo，当Fr和Fo输入相位比较器的输入端时，比较器就会输出比较误差信号PD，如图2所示：

当Fr>Fo时，也就是VCO分频后的振荡频率比基准频率低的时候，此时相位比较器的输出PD如图2所示，比较器会输出正脉冲信号，使VCO的振荡频率提高。

当Fr时，也就是vco分频后的振荡频率比基准频率高的时候，此时相位比较器的输出pd如图2所示，比较器会输出负脉冲信号，使vco的振荡频率降低。<>

误差信号PD通过环路滤波器的积分，便可以得到直流电压VR，由于控制电压VR发生变化，VOC振荡频率会发生变化，使得Fr=Fo，当Fr=Fo时，误差信号PD会成为高阻状态，使得PLL锁栓。

锁相环中的鉴相器由模拟乘法器组成的鉴相器电路如图3所示：

实际应用中，假设外部基准时钟100MHz，VCO输出为1000Mhz，那么可以将VOC输出的频率进行2分频为500MHz运用到实际应用电路中，将VOC输出的频率进行10分频为100MHz运用到实际应用电路中，需要单独输出一路对VCO进行10分频到和外部基准时钟一样的频率用来校准VCO输出的1000Mhz时钟。

总之，外部的100MHz的基准时钟不是用来使PLL产生时钟的，是PLL会产生一个时钟VCO，但是这个时钟是一个不稳定的时钟，需要用外界一个稳定的晶体时钟进行校准。

审核编辑：汤梓红