定義
PLL英文全稱Phase-lockedloops。中文即：鎖相環(huán)。PLL是一種帶有電壓或電壓驅動振蕩器的電子電路，該振蕩器不斷調整以匹配輸入信號的頻率。PLL用于從數(shù)據(jù)中斷的“嘈雜”通信信道生成、穩(wěn)定、調制、解調、濾波或恢復信號。
PLL廣泛用于無線或射頻（RF）應用，包括Wi-Fi路由器、廣播無線電、對講機無線電、電視和移動電話。
簡單來說，鎖相環(huán)是一種對頻率和相位敏感的閉環(huán)反饋控制電路。PLL不是單個組件，而是由模擬和數(shù)字組件組成的系統(tǒng)，以“負反饋”配置互連?？梢詫⑵湟暈榛谶\算放大器（opamp）的精密運算放大器電路。
PLL鎖相環(huán)有什么用？
PLL的主要目標是使輸出振蕩器信號與參考信號同步。即使兩個信號具有相同的頻率，它們的波峰和波谷也可能不會出現(xiàn)在同一位置。簡而言之，它們不會同時到達波形上的同一點。
稱為相位差，這是以信號之間的角度來測量的。對于頻率不同的信號，它們之間的相位差總是會變化，這意味著一個信號將滯后或領先另一個信號。
在相位差期間，超前相位是指在相同頻率的不同波“之前”發(fā)生的波，而滯后相位表示“落后于”另一個相同頻率的波。
PLL可降低輸出和輸入頻率之間的相位誤差。當這些信號之間的相位差為零時，系統(tǒng)被稱為“鎖定”。這種鎖定動作取決于PLL提供負反饋的能力，即將輸出信號路由回鑒相器。
除了同步輸出和輸入頻率外，PLL還有助于建立輸入-輸出相位關系，以產生適當?shù)目刂齐妷骸Ｒ虼?，它有助于在電路中實現(xiàn)頻率和相位鎖定。
鎖相環(huán)的關鍵組件
PLL由三個關鍵組件組成：
鑒相器（也稱為相位比較器或混頻器）。它比較兩個信號的相位，并根據(jù)相位差產生電壓。它乘以基準輸入和壓控振蕩器輸出。
壓控振蕩器。產生正弦信號，其頻率與低通濾波器提供的中心頻率非常匹配。
低通濾波器。一種環(huán)路濾波器，它衰減輸入信號的高頻交流（AC）分量，使信號平滑和扁平化，使其更像直流。
在這里，鑒相器用作模擬乘法器，壓控振蕩器用作增益模塊，低通濾波器用作滯后模塊。
鎖相環(huán)、壓控振蕩器、參考振蕩器和相位比較器共同構成了一個頻率合成器——一個從單個固定振蕩器產生一系列頻率的電子系統(tǒng)。使用這種頻率控制的無線設備被稱為頻率合成的。
其他頻率合成器件包括：
手機
衛(wèi)星接收器
全球定位系統(tǒng)
鎖相環(huán)的工作原理
PLL的基本機制基于兩個信號之間的相位差工作。它檢測這種差異，并提供反饋機制來修改壓控振蕩器頻率。
PLL將壓控振蕩器信號與輸入/參考信號進行比較。由于PLL對頻率和相位都敏感，因此它可以檢測兩個信號之間的頻率和相位差。
它產生一個誤差信號，對應于信號之間的相位差。這種差值被傳遞到低通濾波器，低通濾波器去除任何高頻元件，并將誤差信號濾波成變化的直流（DC）電平。然后將該“反饋信號”施加回壓控振蕩器以控制其頻率。
簡化了解鎖相環(huán)如何不斷調整電壓以匹配輸入信號頻率。
首先，此循環(huán)將不鎖定。誤差信號會將壓控振蕩器頻率拉向參考頻率，并繼續(xù)這樣做，直到無法進一步減小誤差。然而，在某一點上，兩個信號之間的相位差將變?yōu)榱悖?，它們都將處于完全相同的頻率）。
這時回路被稱為鎖定，并產生穩(wěn)態(tài)誤差電壓。
常見鎖相環(huán)應用
PLL用于數(shù)十種應用;其中包括：
電信系統(tǒng)
計算機
收音機
其他電子系統(tǒng)
鎖相環(huán)經常用于無線通信，主要用于調頻（FM）傳輸，它們能夠從FM信號解調高質量的音頻。它們還用于相位調制（PM）傳輸。
三種類型的波調制，即通過向信號添加信息將數(shù)據(jù)轉換為無線電波。
間接頻率合成器是PLL的另一個重要應用。另外兩個關鍵的PLL應用是：
時序分布。在數(shù)字邏輯電路（例如，在微處理器系統(tǒng)中）分配精確定時的時鐘脈沖。
信號恢復。提供“干凈”的信號，并在中斷時記住頻率（例如，使用脈沖傳輸時）。
數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸比模擬傳輸更常用鎖相環(huán)。它們也更常作為集成電路制造，盡管分立電路用于微波信號處理。
