文档介绍：实验十四模拟锁相环实验一、实验目的 1、了解用锁相环构成的调频波解调原理。 2、学****用集成锁相环构成的锁相解调电路。二、实验内容 1、掌握锁相环锁相原理。 2、掌握同步带和捕捉带的测量。三、实验仪器 1、1 号模块 1块 2、6 号模块 1块 3、5 号模块 1块 4、双踪示波器 1台四、锁相环的构成及工作原理 1、锁相环路的基本组成锁相环由三部分组成, 如图 14-1 所示, 它由相位比较器 PD、低通滤波器 LF、压控振荡器 VCO 三个部分组成一个闭合环路,输入信号为 V i (t), 输出信号为 V 0 (t), 反馈至输入端。下面逐一说明基本部件的作用。图 14-1 锁相环组成框图一、压控振荡器( VCO ) VCO 是本控制系统的控制对象, 被控参数通常是其振荡频率, 控制信号为加在 VCO 上的电压, 故称为压控振荡器, 也就是一个电压-频率变换器, 实际上还有一种电流-频率变换器,但****惯上仍称为压控振荡器。二、鉴相器( PD) PD 是一个相位比较装置,用来检测输出信号 V 0 (t) 与输入信号 V i (t) 之间的相位差θ e (t) , 并把θ e (t) 转化为电压 V d (t) 输出,V d (t) 称为误差电压, 通常 V d (t) 作为一直流分量或一低频交流量。三、环路滤波器( LF) LF 作为一低通滤波电路,其作用是滤除因 PD 的非线性而在 V d (t) 中产生的无用的组合频率分量及干扰,产生一个只反映θ e (t) 大小的控制信号 V e (t) 。按照反馈控制原理,如果由于某种原因使 VCO 的频率发生变化使得与输入频率不相等, 这必将使 V 0 (t) 与V i (t) 的相位差θ e (t) 发生变化,该相位差经过 PD 转换成误差电压 V d (t) , 此误差电压经 LF 滤波后得到 V c (t) ,由 V c (t) 去改变 VCO 的振荡频率使趋近于输入信号的频率, 最后达到相等。环路达到最后的这种状态就称为锁定状态, 当然由于控制信号正比于相位差,即)()(ttV ed??因此在锁定状态, θ e (t) 不可能为零,换言之在锁定状态 V 0 (t) 与V i (t) 仍存在相位差。 2、锁相环锁相原理锁相环是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路, 它的基本原理是利用相位误差电压去消除频率误差, 所以当电路达到平衡状态后, 虽然有剩余相位误差存在, 但频率误差可以降低到零,从而实现无频差的频率跟踪和相位跟踪。当调频信号没有频偏时, 若压控振荡器的频率与外来载波信号频率有差异时, 通过相位比较器输出一个误差电压。这个误差电压的频率较低, 经过低通滤波器滤去所含的高频成份, 再去控制压控振荡器, 使振荡频率趋近于外来载波信号频率, 于是误差越来越小, 直至压控振荡频率和外来信号一样, 压控振荡器的频率被锁定在与外来信号相同的频率上, 环路处于锁定状态。当调频信号有频偏时,和原来稳定在载波中心频率上的压控振荡器相位比较的结果,相位比较器输出一个误差电压,如图 14-2 ,以使压控振荡器向外来信号的频率靠近。由于压控振荡器始终想要和外来信号的频率锁定, 为达到锁定的条件, 相位比较器和低通滤波器向压控振荡器输出的误差电压必须随外来信号的载波频率偏移的变化而变化。也就是说这个误差控制信号就是一个