基于MATLAB锁相环PPT格式课件下载.ppt

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因此，研究锁相环具有重要意义。

基本原理,1.鉴相器（PD）是相位比较装置，它把输出信号）和参考信号的相位进行比较，产生对应于两信号相位差）的误差电压。

完成相位电压的变换作用。

2.环路滤波器（LPF）是一个线性低通滤波器，用来滤除误差电压中的高频成份和调整环路参数，以保证环路所要求的性能，提高系统的稳定性。

3.压控振荡器（VCO）是一个电压频率变换装置，受控制电压的控制，使压控振荡器的频率向参考信号的频率靠近，也就是使两者频率之差越来越小，直至消除频差而锁定。

1.基本组成,基本原理,tt。

时,PLL为锁定状态。

当t=t。

时,输入信号频率有一个小的阶跃（为了分析简单,假设阶跃频率比较小），输入信号的相位领先于输出信号，两者的相位差将开始随着时间增加，导致鉴相器产生一个随时间增加的输出信号ud（t），该信号经过低通滤波器滤波，经一定延迟，产生控制信号uc（t），它也随时间增加。

因此压控振荡器的频率也增加，这会减小输出信号与输入信号的相位差。

经过一定的时间，振荡器的振荡频率将调节到与输入信号的频率相等。

2.PLL的响应过程,基本原理,3.基本原理,1.当相位差为一个固定的值时，锁相环频率相等。

2.锁相环频率相等，相位差保持不变。

3.当频率相等，存在恒定的相位误差时，这个相位差经鉴相器和环路滤波器转化为直流控制电压控制VCO的振荡频率使频率相等。

4.当频率不等时，相位差不为恒定值，鉴相器的输出电压发生变化，调整VCO的振荡频率，直至频率相等。

工作任务,本次设计的任务1.在输入信号的相位发生阶跃变化时，分析锁相环性能；

2分析调制作用。

1.,2.,调制作用,锁定性能,1.一阶锁相环,1.一阶锁相环的传输函数的时域响应,2.一阶锁相环误差传输函数时域响应,当输入相位发生阶跃变化时，如1所示。

KdKv=1，建立时间t1=1.58。

KdKv=4,建立时间t2=0.4。

当增益增大时，建立时间较短。

当输入相位发生阶跃变化时，如2所示。

KdKv=1，建立时间t3=1.59。

KdKv=4,建立时间t4=0.37。

当增益增大时，建立的时间较短。

锁定性能,2.二阶锁相环,1.二阶锁相环的传输函数的时域响应,2.二阶锁相环误差传输函数时域响应,当输入相位发生阶跃变化时，如1所示。

锁定性能,3.一阶锁相环与二阶锁相环比较,传输函数,误差函数,针对KdKv=1，分析,但是在实际应用中很少用到，因为它没有环路滤波器，环路高频成分不能被滤除。

一阶锁相环建立时间较短，振荡较小。

环路性能,1.鉴相器输出,1,2,随着时间的增大，ud先增大后减小,最后趋于0，也就是锁相环锁定。

其中达到波峰值的时间为0.1，趋于稳定的时间为1.91。

图2为相位误差响应，变化与ud一致，为鉴相器的输入。

由公式ud=Kde可知，当出现相位差e时，引起ud变化。

鉴相器完成相位电压的变换作用。

数学模型是增益模块。

ud=Kde,2.低通滤波器输出,低通滤波器的输出增加，即为压控振荡器的输入。

幅值随着时间先增大后减小，并趋于稳定。

稳定时间为1.89。

环路滤波器作用可以滤除误差电压ud中的高频分量。

具有低通特性。

数学模型为,环路性能,3.压控振荡器,压控振荡器是一个电压频率变换装置，振荡频率wv应随输入控制电压uc线性地变化。

数学模型,当输入信号发生阶跃变化时，环路滤波器的输出逐渐升高，从而导致压控振荡器的频率发生变化来减少环路滤波器的相位误差。

压控振荡器起的是积分器得作用，并且斜率为1.,综上所述，锁相环的响应过程可以这样描述：

输入信号的相位领先于输出信号，两者的相位差将开始随着时间增加，导致鉴相器产生一个随时间增加的输出信号，该信号经过低通滤波器滤波，经一定延迟，产生控制信号，它也随时间增加。

环路性能,阻尼系数对稳定性的影响,稳定性能,是锁相环的常取值。

调制作用,1.原理,调频波的特点是频率随调制信号幅度的变化而变化。

压控振荡器的振荡频率取决于输入电压的幅度。

根据锁相环的工作原理和调频波的特点可得解调电路组成框图,因为调频信号的频率随调制信号振幅的变化而变化，当调制信号的幅度为零时，调频波的频率称为中心频率。

调制作用,2.波形,其中我们设置载波频率fc为200。

当调制信号振幅为-2时，中间信号的频率小于中心频率,当调制信号振幅为2时，左边信号的频率大于中心频率。

当调制信号振幅为0时，调频波频率与压控振荡器频率（中心频率）与相等，图中右边信号,我们也可用公式验证：

左边信号：

中间信号：

结论,本次论文完成内容：

（1）根据仿真波形，分析一，二阶锁相环的锁定性能，并对二者进行了比较。

（2）分别对锁相环基本模块的输出进行仿真，根据仿真波形，分析环路性能。

（3）根据仿真波形，分析不同阻尼系数对稳定性能的影响。

（4）根据仿真波形，分析锁相环的调制作用。

本次设计运用MATLAB进行仿真，在输入信号发生阶跃的基础上，分析锁相环的锁定性能，环路性能和稳定性能。

最后分析了锁相环的调制作用。