2011年6月电子测试Jun.2011第6期ELECTRONICTESTNo.6锁相环工作原理及仿真分析魏选平，安石，孟庆勋，王晓林（第二炮兵工程学院西安710025）摘要：为了探究锁相环的工作本质，在构建数学模型的基础上，求出了环路的相位误差响应，并利用零输入和零状态响应的含义引申出环路的工作性能。从定量与定性两方面说明了锁相环既可调频又可调相的实质。接着，为了更进一步加深理解，又从电荷泵锁相环的角度，介绍了原理，并用仿真实例加以验证。从而说明，当进行频道转换时，环路首先进行调频，即粗调。在调好频段后，再细调，即调相。最终达到同频同相的同步状态，保证了环路正常稳定的工作。关键词：锁相环；时域跟踪；MATLAB；仿真中图分类号:TP13文献标识码:APhase-lockedloopprincipleandsimulatinganalysisWeiXuanping，AnShi，MengQingxun，WangXiaolin(TheArtilleryEngineeringCollege,Xi’an710025,China)Abstract:Inordertoexplorethenatureoftheworkofphase-lockedloop,InbuildingamathematicalmodelbasedonthePLL,thearticlefindstheloopphaseerrorofzeroinputandzero-stateresponse,thenutilizingthezeroinputandzero-stateresponseofthemeaningofworkderivesouttheloopperformance.BothquantitativeandqualitativesubstanceoftheworkofthePLListheloopcaneitherFMmodulationorphasemodulation.Ingeneral,theloopfirstforFM,thatiscoarse.Intheadjustedbasisofagoodband,andthenfine-tunethephasemodulation.Thus,itcanachievethesamefrequencyandphasesynchronizationstates,guaranteethenormalloopstability.Keywords:PLL；workprinciple；performanceanalysis0引言制技术(AFC)，第三代是自动相位控制技术(APC)。锁相锁相技术是进行系统相位控制的一门学科。随着技术是电子无线电领域中的第三代控制技术。本文介绍科技的发展，控制系统对控制设备的精度要求越来越高，锁相环的数学原理，并用MATLAB对其进行仿真分析，电子无线电技术中的控制系统相应地进入到第三代，第从而得出具有指导性的结论，对工程实践具有一定的指一代是自动增益控制技术（AGC），第二代是自动频率控导意义。50设计与研发2011.61锁相环的时域相位模型环路的开环传递函数为：K0KdF(s)KF(s)H0(s)==1.1锁相环的组成ss（1）误差环传递函数为：如图1所示，假设Ui()t=Uisin(it+i(t))，Ut=Usin(t+(t))。e(s)1s0()000H(s)===e（2）i(s)1+H0(s)s+KF(s)式中：Ui为输入信号的振幅；i为输入信号的载波角频率；U0为输出信号的振幅，0为输出信号的载波通常将采用RC积分滤波器、无源比例积分滤波器、角频率。有源比例积分滤波器作为环路滤波器的二阶环分别叫作模拟锁相环由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)、压控典型二阶环，非理想二阶环和理想二阶环[1]。振荡器(VCO)3部分所组成。为研究问题的方便，一般在锁相环领域中的环路的输入信号、输出信号都为正弦类2锁相环工作原理的定量与定性分析信号。这样，输入和输出信号的相位会产生相位误差U(t)2.1锁相环的定量分析e(t)，d是以相位误差e(t)作为自变量的函数，为研究问题方便起见，我们以典型的一阶环为例，误差函数Ud(t)再经过环路滤波器将高频成分加以滤除，对参数加以调整就得到控制信号U(t)，控制信号再经进行环路的定量分析。由（2）式可得:c(s)s过压控振荡器就得到输出信号的相位。再反馈回去，与e，又因为一阶环的环路He(s)==输入信号的相位进行比较，只有当输入输出信号的相位i(s)s+KF(s)误差比较小时，环路才能稳定工作。滤波器的传递函数F(s