4_鉴相器(PD)

null封面封面西藏·扎达土林返回引言引言引言本页完返回 锁相环路在频率合成，数字通信的同频系统、调频调相信号的解调、作为跟踪飞行器的锁相相关应答器等均有广泛的应用， 锁相环路由三大部分组成，如下图所示：PD引言引言引言返回 锁相环路由三大部分组成，如下图所示：PD引言引言引言本页完返回 锁相环路由三大部分组成，如下图所示：PD 压控振荡频率为 vv(t)=VVmcos(ωVt+θV) 参考频率信号为 vR(t)=VRmsin(ωRt+θR) 当为θe(t)=常数时，fV=fR，系统频率被锁定在fR上。 在锁相环路中，鉴相器PD为关键部件。学习要点学习要点本 节 学 习 要 点 和 要 求掌握正弦波相位检波的基本工作原理了解脉冲抽样保持相位比较器基本原理返回学习主页学习主页鉴相器(PD)主页 使用说明：要学习哪部分内容，只需把鼠标移到相应的目录上单击鼠标左键即可，按空格键或鼠标左键进入下一页。结束正弦波相位检波器脉冲抽样保持相位比较器返回藏族老汉一、正弦波相位检波器 (1)正弦波相位检波器电路 (2)工作原理分析一、正弦波相位检波器 (1)正弦波相位检波器电路 (2)工作原理分析一、正弦波相位检波器鉴相器(PD)继续本页完 1、压控振荡频率fV和参考频率fR的电压进行相加后加在D1和D2上 。正弦波相位检波器(1)正弦波相位检波器电路(2)工作原理分析vD1=vR+vVvD2=vR-vV 2、vD1和vD2产生电流i1和i2 。其伏安特性可用二次多项式近似表示 。二极管的电流为(小信号检波)i1=b0+b1vD1+b2v2D1i2=b0+b1vD2+b2v2D2 推导输出电压表达式 推导输出电压表达式一、正弦波相位检波器鉴相器(PD)继续本页完正弦波相位检波器(1)正弦波相位检波器电路(2)工作原理分析vD1=vR+vVvD2=vR-vV二极管的电流为(小信号检波)i1=b0+b1vD1+b2v2D1i2=b0+b1vD2+b2v2D2i1=b0+b1(vR+vV) +b2(vR+vV)2二极管电流的表达式为i2=b0+b1(vR-vV) +b2(vR-vV)2不考虑电容C时输出电压为vd(t)=vd1-vd2=i1R-i2R=(i1-i2)Ri1-i2=2b1vV+4b2vRvV其中null一、正弦波相位检波器鉴相器(PD)继续正弦波相位检波器(1)正弦波相位检波器电路(2)工作原理分析vd(t)=vd1-vd2=i1R-i2R=(i1-i2)Ri1-i2=2b1vV+4b2vRvV其中不考虑电容C时输出电压为 推导考虑C时的输出电压 推导考虑C时的输出电压一、正弦波相位检波器鉴相器(PD)继续本页完正弦波相位检波器(1)正弦波相位检波器电路(2)工作原理分析vd(t)=vd1-vd2=i1R-i2R=(i1-i2)Ri1-i2=2b1vV+4b2vRvV其中所以vd(t)=2b1RvV+4b2RvRvV代入正弦函数并展开得vd(t)=2b1RVVmcos(ωVt+θV)+2b2RVRmVVmsin[(ωV+ωR)t+θV+θR]+2b2RVRmVVmsin[(ωV-ωR)t+θV-θR]不考虑电容C时输出电压为当考虑C滤波时输出电压为vd(t)=2b2RVRmVVmsin[(ωV-ωR)t+θV-θR]=2b2RVRmVVmsin[Δωt+(θV-θR)]null一、正弦波相位检波器鉴相器(PD)继续正弦波相位检波器(1)正弦波相位检波器电路(2)工作原理分析vd(t)=2b2RVRmVVmsin[Δωt+(θV-θR)]当考虑C滤波时输出电压为 Kd—传输灵敏度 Kd—传输灵敏度一、正弦波相位检波器鉴相器(PD)继续本页完正弦波相位检波器(1)正弦波相位检波器电路(2)工作原理分析vd(t)=2b2RVRmVVmsin[Δωt+(θV-θR)]当考虑C滤波时输出电压为若Δω=(ωV-ωR)=0时，即ωV=ωR令 Kd=2b2RVRmVVm则vd(t)=Kdsin(θV-θR)=Kdsinθe 上式说明，鉴相器输出的误差直流电压vd(t)与两频率的相位差(θV-θR)成正弦函数关系e正弦鉴相曲线Kd——称为传输灵敏度 显然Kd越大，(θV-θR)较小的变化就能引起较大的误差电压变化，因而Kd称为传输灵敏度。(3)正弦波相位检波器的锁相范围为π(3)正弦波相位检波器的锁相范围为π一、正弦波相位检波器鉴相器(PD)继续本页完正弦波相位检波器(1)正弦波相位检波器电路(2)工作原理分析vd(t)=2b2RVRmVVmsin[Δωt+(θV-θR)]当考虑C滤波时输出电压为若Δω=(ωV-ωR)=0时，即ωV=ωR令 Kd=2b2RVRmVVm则vd(t)=Kdsin(θV-θR)=Kdsinθe 上式说明，鉴相器输出的误差直流电压vd(t)与两频率的相位差(θV-θR)成正弦函数关系eKd——称为传输灵敏度正弦鉴相曲线 两个频率的(θV-θR)必须在-π/2~+π/2之间，才能进行锁相，因而锁相范围为π。 (3)正弦波相位检波器的锁相范围为π。null一、正弦波相位检波器鉴相器(PD)继续正弦波相位检波器(1)正弦波相位检波器电路(2)工作原理分析则vd(t)=Kdsin(θV-θR)=Kdsinθe正弦鉴相曲线 (3)正弦波相位检波器的锁相范围为π。 鉴相器输出的线性范围 鉴相器输出的线性范围一、正弦波相位检波器鉴相器(PD)继续本页完正弦波相位检波器(1)正弦波相位检波器电路(2)工作原理分析则vd(t)=Kdsin(θV-θR)=Kdsinθe正弦鉴相曲线 (3)正弦波相位检波器的锁相范围为π。当θe≤30°时，有sinθe≈θe。则 vd(t)≈Kdθe 此时鉴相器输出的电压与θe成线性关系，鉴相效果最好。▶正弦波相位检波器内容结束页▶正弦波相位检波器内容结束页一、正弦波相位检波器鉴相器(PD)继续本页完正弦波相位检波器(1)正弦波相位检波器电路(2)工作原理分析则vd(t)=Kdsin(θV-θR)=Kdsinθe正弦鉴相曲线 (3)正弦波相位检波器的锁相范围为π。当θe≤30°时，有sinθe≈θe。则 vd(t)≈Kdθe 此时鉴相器输出的电压与θe成线性关系，鉴相效果最好。返回继续二、脉冲抽样保持相位比较器 1、脉冲抽样保持相位比较器方框图二、脉冲抽样保持相位比较器 1、脉冲抽样保持相位比较器方框图1、脉冲抽样保持相位比较器方框图二、脉冲抽样保持相位比较器鉴相器(PD)继续本页完 在Cch上产生的锯齿波电压。 把标准正弦波转换为矩形脉冲。 把压控振荡的正弦波转换为矩形脉冲。 fV和fR相位比较误差电压输出。脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图2、基本工作原理 (1)锯齿波形成2、基本工作原理 (1)锯齿波形成2、基本工作原理鉴相器(PD)继续本页完参考频率开关(形成锯齿波)fVfR抽样开关CchICH压控抽样频率Cd误差信号 (直流)VD记忆电容fR 锯齿波形成开关实际是一个脉冲控制电子开关。(1)锯齿波形成二、脉冲抽样保持相位比较器脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图 抽样开关实际是一个脉冲控制电子开关。 分析锯齿波上升沿的形成 分析锯齿波上升沿的形成2、基本工作原理鉴相器(PD)继续本页完(1)锯齿波形成+-VmaxVmin二、脉冲抽样保持相位比较器脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图 当vR=0时，开关断开，恒流源对Cch线性充电，形成锯齿波上升沿。 分析锯齿波下降沿的形成 分析锯齿波下降沿的形成2、基本工作原理鉴相器(PD)继续本页完(1)锯齿波形成+ (2)抽样脉冲加入的调整作用-VmaxVmin二、脉冲抽样保持相位比较器脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图 当vR=1时，开关闭合，Cch迅速放电，形成锯齿波下降沿。这就形成锯齿波。 (2)抽样脉冲加入的调整作用(2)抽样脉冲加入的调整作用脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图2、基本工作原理鉴相器(PD)继续本页完(1)锯齿波形成+ 压控抽样脉冲在锯齿波的上升沿中加入。同样vV=0时，开关断开，vV=1时，开关接通。-VmaxVmin二、脉冲抽样保持相位比较器 (2)抽样脉冲加入的调整作用 抽样开关接通时的误差电压输出分析 抽样开关接通时的误差电压输出分析2、基本工作原理鉴相器(PD)继续本页完(1)锯齿波形成+VD-VmaxVmin二、脉冲抽样保持相位比较器 2、Cch上的电压VD通过开关加至记忆电容Cd上，使输出电压为VD 。+- (2)抽样脉冲加入的调整作用脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图 1、当vV=1时，开关接通，Cch上的充电电压刚达到VD。 抽样开关断开时的误差电压输出分析 抽样开关断开时的误差电压输出分析2、基本工作原理鉴相器(PD)继续本页完(1)锯齿波形成+VD-VmaxVmin二、脉冲抽样保持相位比较器+- 2、显然， fV=fR时，每个抽样脉冲到来时，都在锯齿波上升沿同一个地方接通开关，这时在电容Cch和Cd上的电压都为VD，即输出电压维持不变。反过来说，若输出电压不变，则有fV=fR 。VD (2)抽样脉冲加入的调整作用脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图 1、当vV=0时，开关断开，Cd上的电荷无处释放，令输出电压维持VD。 压控频率变小时误差电压输出分析 压控频率变小时误差电压输出分析2、基本工作原理鉴相器(PD)继续本页完(1)锯齿波形成+VD-VmaxVmin二、脉冲抽样保持相位比较器+- 2、当 fVfR时，抽样脉冲在锯齿波上升沿电压较低处接通开关，这时在电容Cch和Cd上的电压下降，即输出电压下降。 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 总结2、基本工作原理鉴相器(PD)继续本页完(1)锯齿波形成+VD-VmaxVmin二、脉冲抽样保持相位比较器+-VD (2)抽样脉冲加入的调整作用脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图 总结：由以上分析可得，只要压控振荡器的频率与标准频率不一致，电路就会输出一个变化的直流电压，此电压调整VCO的振荡频率最终令两频率相等。 理想情形下锁相范围的确定 理想情形下锁相范围的确定2、基本工作原理鉴相器(PD)继续本页完(1)锯齿波形成+VD-VmaxVmin二、脉冲抽样保持相位比较器+-VD (2)抽样脉冲加入的调整作用 显然，抽样脉冲出现在锯齿波中上升沿的Vmin和Vmax间时，均可令误差输出电压发生线性变化，所以说理想情形下鉴相器的锁相范围在0~360°间。脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图 总结：由以上分析可得，只要压控振荡器的频率与标准频率不一致，电路就会输出一个变化的直流电压，此电压调整VCO的振荡频率最终令两频率相等。 实际情形下锁相范围的确定 实际情形下锁相范围的确定2、基本工作原理鉴相器(PD)继续本页完(1)锯齿波形成+VD-VmaxVmin二、脉冲抽样保持相位比较器+-VD (2)抽样脉冲加入的调整作用 脉冲抽样保持相位比较器的锁相范围在理想情形下达360°。实际情况稍小于360° 。 本例中认为锯齿波下降沿的时间为0，实际仍有一定的放电时间，所以实际上鉴相器的锁相范围小于360°。脉冲抽样保持相位比较器基本原理框图 鉴相器(PD)继续+VD-二、脉冲抽样保持相位比较器+-3、实际脉冲抽样保持相位比较器框图 源极跟随器的作用3、实际脉冲抽样保持相位比较器框图 源极跟随器的作用3、实际脉冲抽样保持相位比较器框图鉴相器(PD)继续本页完二、脉冲抽样保持相位比较器 3、本级源极跟随器是为了与前级进行阻抗匹配。 1、本级源极跟随器是为了令电容Cch与Cd进行隔离。 2、本级源极跟随器是为了令电容Cd与负载进行隔离。IL 基本原理框图中Cch直接向Cd充电，Cd直接向负载放电，但电容的带负载能力很差。实际使用时电路必须进行改进。4、各部分实际电路工作过程分析 (1)源极跟随器实际电路剖析4、各部分实际电路工作过程分析 (1)源极跟随器实际电路剖析4、各部分实际电路工作过程分析鉴相器(PD) 2、源极跟随器的输出阻抗很小，带负载能力很强且输出电压等于输入电压，所以Cd充电很快，使其电压等于抽样开关接通时的锯齿波电压。继续本页完二、脉冲抽样保持相位比较器 1、源极跟随器有很高的输入阻抗，所以不管抽样开关是否工作，均不影响Cch上锯齿波的形成。 源极跟随器实际电路剖析 源极跟随器实际电路剖析4、各部分实际电路工作过程分析鉴相器(PD)继续本页完二、脉冲抽样保持相位比较器 2、源极跟随器的输出阻抗很小，带负载能力很强且输出电压等于输入电压，所以外接负载后输出电压等于Cd上的电压。 1、源极跟随器有很高的输入阻抗，所以不管电路是否接上负载，均不影响Cd上的电压。(2)电子开关工作过程分析 电子开关截止工作过程分析(2)电子开关工作过程分析 电子开关截止工作过程分析4、各部分实际电路工作过程分析鉴相器(PD)继续本页完二、脉冲抽样保持相位比较器 1、结型场效应管的栅源电压必须是负性即(VGS<0)，当输入为0时，二极管导通， VGG经R1、R2分压令加在场效应管上的VGS小于夹断电压，因此管截止，相当于开关断开。 2、此时恒流源对电容Cch充电，形成锯齿波上升沿。+-+-+-0两个电子开关的电路是一样的。 电子开关导通工作过程分析 电子开关导通工作过程分析4、各部分实际电路工作过程分析鉴相器(PD)继续本页完二、脉冲抽样保持相位比较器 1、当输入为1时，二极管截止，脉冲经加速电容Cs加至结型场效应管的栅极，令VGS=0， 场效应完全导通，相当于开关接通。 2、Cch通过结型场效应管放电，形成锯齿波的下降沿。-++-1两个电子开关的电路是一样的。5、整机电路5、整机电路鉴相器(PD)继续本页完二、脉冲抽样保持相位比较器脉冲抽样保持相位比较器电路总图5、整机电路源极跟随器源极跟随器源极跟随器电子开关电子开关锯齿波形成电路记忆电容▶本节结束页▶本节结束页鉴相器(PD)继续本页完二、脉冲抽样保持相位比较器脉冲抽样保持相位比较器电路总图5、整机电路源极跟随器源极跟随器源极跟随器电子开关电子开关锯齿波形成电路记忆电容结束返回再见再见