PLL的原理及頻偏的概念


1、PLL的原理

  PLL - PHASE-LOCKED LOOP 中文稱鎖相環, 它的基本作用是把頻率鎖定在一個固定的期望值,它由壓控振盪器VCO、鑒相器PD、分頻器、電荷泵和低通濾波器組成。

 

  PLL工作的基本原理是壓控振盪器VCO產生一個震盪頻率,輸出后經過N倍分頻后(N - 包括1的正整數)和基准信號同時輸入鑒相器,鑒相器通過比較這兩個信號的頻率差,輸出一個直流脈沖電壓去控制VCO 使它的頻率改變。這樣經過一個很短的時間,VCO的輸出就會穩定下來。還將使用的頻率的准確度和穩定度鎖定到參考頻率上,根據需要而變化。所謂的鎖相,顧名思義就是將相位鎖住,由相位檢測器、回路濾波器及壓控振盪器組成。

 

  VCO-分頻器-鑒相器-低通濾波器-VCO 形成環路 LOOP. 當分頻數 N>1 時, 振盪頻率為已知頻率的 N 倍, 成為 N 倍頻電路。

 

  比如我基頻是10MHz,需要100MHz的頻率,那就得用VCO產生一個100MHz的頻率后10分頻,用鑒相器與基頻比較,輸出一個比較的波形后經過低通濾波,用輸出電壓控制VCO的輸出。

  基准頻率一般用穩定性高的晶振產生,VCO一般通過控制電壓來控制變容二極管來調節頻率。

 

  VCO - VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR.

2、頻偏

  單位:(PPM)

  ppm表示每百萬單位(parts per million)。在用作表示頻率偏差時,它表示在一個特定中心頻率下,允許偏差的值,頻率以赫茲為單位。ppm和赫茲之間的換算關系如下式:

    △f=(f*ppm)/10^6

  這里 ppm 是最大變化值(+/-),f是中心頻率(赫茲),Df是允許最大的頻率變化范圍。

  例如:如果100MHz的頻率允許的100 ppm的頻率誤差。利用上面公式得出頻率的變化是10kHz。那么系統的最大頻率是100.01MHz,最小是99.99 MHz。

3、Hz的概念

   1MHz=1000,000Hz。 ​

  Hz是個很小的單位,通常在其前面加上k(千),M(百萬),G(十億),T(萬億)等數量級單位。千赫茲是頻率的一個相對小的單位,更普遍一些的單位是MHz,等於1,000,000Hz或1,000kHz,還有GHz,它等於1,000,000,000Hz或1,000,000kHz,還有最近比較熱的THz,它等於1,000,000,000,000Hz或1,000,000,000KHz。

  • 時間單位轉換

    1秒(s)=10^3毫秒(ms) =10^6微秒 (us)= 10^9納秒(ns) = 10^12皮秒(ps)

  • 赫茲和時間的關系

 1GHz波動一次時間  = 1(納秒)ns
 1MHz波動一次時間 = 1(微秒)us
 1KHz波動一次時間  = 1(毫秒)ms
 1HZ波動一次時間   = 1(秒)s

 


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