环路滤波器,什么是环路滤波器

环路滤波器,什么是环路滤波器

环路滤波器

PLL的概念

我们所说的PLL。其实就是锁相环路，简称为锁相环。许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL）。锁相环的特点是：利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。

因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。

目前锁相环主要有模拟锁相环，数字锁相环以及有记忆能力（微机控制的）锁相环。

PLL的组成

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8-4-1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转换成uD（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC（t），对振荡器输出信号的频率实施控制。

环路滤波器的基本概念和功能

其实它是滤波器中的一种类型，因为这种滤波器使用在环路中，因此得名环路滤波器。它是PLL(锁相环)电路中的重要组成部分,要了解它必须先要对PLL的原理有一定了解。PLL的原理如下：

设外界输入的信号电压和压控振荡器输出的信号电压分别为：

式中的ω0为压控振荡器在输入控制电压为零或为直流电压时的振荡角频率，称为电路的固有振荡角频率。则模拟乘法器的输出电压uD为：

此时需要用低通滤波器LF将上式中的和频分量滤掉，快速衰减高频干扰，剩下的差频分量作为压控振荡器的输入，在环路跳出锁定状态时，提高环路以短期存储，并迅速恢复环路。