PLL structure

锁相环(PLL, Phase-Locked Loop)包括 三个关键器件: 鉴相器(PD, phase detector)、环路滤波器(loop filter)和压控振荡器(voltage-controlled oscillator)。鉴相器把周期性输入信号的相位与压控振荡器信号的相位进行比较;PD的输出信号是这两个输入信号之间的相位误差的度量。之后该误差e(t)由环路滤波器进行滤波,而环路滤波器的输出被用作控制电压送入VCO。控制电压通过VCO改变其输出的振荡频率,以减小输入信号与VCO 输出之间的相位误差。

当环路被锁定时,控制电压把VCO的输出频率的平均值调整到与输入信号频率的平均值完全一样。锁相并非意味着零相位误差,只能说PLL的锁定状态后的输出信号与参考信号同频,基本同相(如果完全同频同相,零相位误差的话,VCO的控制电压为0,则会输出由电路自身决定的自由振荡频率,如果VCO控制灵敏度极高,则只需要很小的相位误差即可维持频率锁定,可理解是基本同相)。

PLL Classifications

LPLL(APLL):如果一个线性元器件(如四象限乘法器)用作鉴相器,并且环路滤波器与VCO也为模拟元件,则称为模拟或线性PLL。

DPLL:使用数字鉴相器(EXOR栅极或J-K触发器)并且其他元器件保持不变,称为数字滤波器

ADPLL:如果PLL完全用数字模块构建,不带任何无源器件或线性元件,称为全数字PLL

SPLL: 由软件执行并在DSP上运行的称为软件PLL

3.PD-Phase Detector