數字鎖相環技術原理

數字化鎖相環技術工藝原理圖

文獻綜述：小數鎖相環（DigitalPhase-LockedLoop，名字簡稱DPLL）是種鑒于回饋管理的新技術，在達成精準度的時序管理和相位同時進行。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，數字鎖相環在熬制解調、概率分解、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.鎖相環最基本機制

鎖相環(PLL)技木應用也稱一鍵相位操縱技木應用,主要的由鑒相器,低通濾波器(LPF),壓控振動器(VCO)和參考價值頻次源(晶胞振動器)主成。

當壓控振蕩器器的頻段f_v,基于一些現象形成變化時,勢必根據地形成生相位變化。這一相位變化在鑒相器中與基準單晶體振動器的穩定性(相關聯于次數f_R)想必較,使鑒相器的輸出一款與相位隨機偏差成分配比例的隨機偏差電壓值u_d(t),經過了低通濾波器,拆下在這其中比較慢更改的電流電壓電流參量u_c(t),并加到VCO的調控端,使壓控自由振蕩器的讀取概率f_v迅速更改且向基準規律f_R拉攏,難尋f_v=f_R結束,最后致使u_v(t)、u_s(t)兩預警的率相似而相位差保持穩定固定(同步軟件),即保持率自功跟蹤定位和相位鎖死。這正是是鎖相環路的基礎的工作原理。

 

圖1鎖相環主成型式圖

2.全數值鎖相環的大多機制

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，而在數子鎖相環中，因此粗差設定表現是離散的數子表現，而不再是模以的電壓降，所以受控的內容輸出的電壓降的該變是離散的而不再是多次的;與此同時，全數字鎖相環的環路根據結構件也全用數子電路板滿足。中僅可逆反應運算器及N分頻器的鬧鐘由外邊晶振給予。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.全大數字鎖相環的實現了

全數字55鎖相環是模擬裝置鎖相環裝置的數字55化,全數字鎖相環的基本結構如圖2所示。重點由數字式鑒相器、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為鎖相環的學校率。基本上狀況下M和N均為2的整數冪。時鐘2Nf₀經除H(H=M/2N)計數器得到。現實情況運用中通常在壓控震蕩器與鑒相器直接假如實時控制的變模分頻器,來得見特定的或者是可變性的導出幾率,導出幾率與搜索幾率直接成分配比例關系的。

 

圖2全數據鎖相環路結構類型圖

3.1小數鑒相器的達到

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區分2個字母數據信息相位的差異，并按照數據信息將這樣的差異指出除了。字母鑒相器在更大成度上取決于著鎖相環的效能,使用的規則要從實用前提、曲線鑒相范圍之內、設計構思難易成度等偏角合理要考慮到。其中EXOR鑒相器，它適用人群于波型中心對稱的情況下,線性鑒相范圍為±Π/2，線性網絡增益控制K_d=2/Π(V/rad)。完成相當輸進衛星信號u₁(t)和報告輸人信號燈u_2’(t)的相位制造是一個出現偏差的原因訊號u_d(t),其作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，發送走勢和讀取走勢內就沒有相位誤差值時，發送和讀取走勢的相位剛剛抗腐蝕性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。在這些情況下下,可逆計數器加和減的周期是相同的,此時凡是不可逆轉計數器器的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’遲滯于參考選取數據信號u₁時,相位計算誤差為正。這種情形如圖3(b)所示。

 

圖3 EXOR鑒相器的弧形圖（a）零相位誤差值（θe=0時弧形）

（b）零相位精度（θe>0時正弦波形）

3.2數碼環路濾波器的做到

K變模可逆計數器是最大要的阿拉伯數字環路濾波器產品之一。各種環路濾波器常見和EXOR亦或是JK促發鑒相器共同運轉,它由兩位相互自己的篩選器器組建,這兩位篩選器器般性被被稱作加(UP)篩選器器和減(DN)篩選器器。現實應用軟件中,這兩位篩選器器一直往上篩選器的,K為這兩位篩選器器的模,也只是 說,這兩位篩選器器的篩選器空間也是[0,K-1],其中的K是由模K有效有效控制投入端有效有效控制,甚至,般是2的整四次冪。秒表4g信號(K秒表)的頻點確定為ADPLL公司頻點f_o的M倍,M經常取8、16、32等。它對數字鑒相器輸送的相位差走勢采取加減運算,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。就好基于模值的多少進行調節不可逆轉計數器器的的長度來實現目標小數編程學習設定。

3.3數字8自激振蕩器的確保

數銑自由振蕩器由加減脈寬的控制機和除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框架，Moku:Pro的PID/PLL展示了情況范圍圖、零死區和測量方法精密度，已經超過了經典鎖相調小器和規律計數器器的特點。

 

Moku:Pro的PID/PLL特征描述

 

•以下人格獨立的相位計清算通道輸入輸出高級設置，跟蹤軟件和紀要這兩個獨力預警的相位，頻段和降幅。

•鎖相輸出精度按鈕，使您應該所產生正弦交流電波鎖相放入。

•運用相位計的模塊化頻譜探討APP包在頻域探究預估資料。

•鎖相環偵測速率從10hz到10khz。

 

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