鎖相環(huán)是指一種電路或者模塊，它用于在通信的接收機(jī)中，其作用是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，并從其中提取某個(gè)時(shí)鐘的相位信息。或者說(shuō)，對(duì)于接收到的信號(hào)，仿制一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，使得這兩個(gè)信號(hào)從某種角度來(lái)看是同步的(或者說(shuō)，相干的)。由于鎖定情形下(即完成捕捉后)，該仿制的時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)于接收到的信號(hào)中的時(shí)鐘信號(hào)具有一定的相差，所以很形象地稱其為鎖相器。而一般情形下，這種鎖相環(huán)的三個(gè)組成部分和相應(yīng)的運(yùn)作機(jī)理是：1鑒相器：用于判斷鎖相器所輸出的時(shí)鐘信號(hào)和接收信號(hào)中的時(shí)鐘的相差的幅度;2可調(diào)相/調(diào)頻的時(shí)鐘發(fā)生器器：用于根據(jù)鑒相器所輸出的信號(hào)來(lái)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)鎖相器內(nèi)部的時(shí)鐘輸出信號(hào)的頻率或者相位，使得鎖相器完成上述的固定相差功能;3環(huán)路濾波器：用于對(duì)鑒相器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波和平滑，大多數(shù)情形下是一個(gè)低通濾波器，用于濾除由于數(shù)據(jù)的變化和其他不穩(wěn)定因素對(duì)整個(gè)模塊的影響。從上可以看出，大致有如下框圖,可見(jiàn)，是一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路結(jié)構(gòu)，所以一般稱為鎖相環(huán)( )鎖相環(huán)有很多種類，可以是數(shù)字的也可以是模擬的也可以是混合的，可以用于恢復(fù)載波也可以用于恢復(fù)基帶信號(hào)時(shí)鐘。

自動(dòng)變?？刂茢?shù)字鎖相環(huán)原理圖

鎖相環(huán)的工作原理

鎖相環(huán)是與芯片的時(shí)鐘有關(guān)的模塊，比如一個(gè)數(shù)字芯片肯定有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)(作用類似于鐘表，讓芯片的各個(gè)模塊在它的變化中，調(diào)節(jié)自己的工作進(jìn)度)，初了解來(lái)似乎用一根導(dǎo)線來(lái)代替這么大一塊電路更好。

鎖相環(huán)顧名思義是一個(gè)能夠“鎖住”相位的環(huán)，更具體點(diǎn)解釋如下：最簡(jiǎn)單的鎖相環(huán)就兩個(gè)端口，一個(gè)參考輸入時(shí)鐘，一個(gè)由鎖相環(huán)內(nèi)部模塊生成的輸出時(shí)鐘。說(shuō)一下它的模塊組成其實(shí)很有用，最主要包括鑒頻鑒相器、壓控振蕩器。利用鑒相鑒頻器比較輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘與壓控振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘在頻率和相位上的誤差產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)大小的控制電壓，控制電壓去控制壓控振蕩器，進(jìn)而調(diào)節(jié)壓控振蕩器的輸入時(shí)鐘信號(hào)，最終使輸出時(shí)鐘的頻率與相位和輸入時(shí)鐘幾乎一模一樣。其實(shí)這就是一個(gè)模塊級(jí)的負(fù)反饋。

倍頻作倍頻作用：

鎖相環(huán)以上是鎖相環(huán)最簡(jiǎn)單的使用，鎖相環(huán)還有倍頻作用，因?yàn)檩敵龅臅r(shí)鐘是它自己內(nèi)部的壓控振蕩器產(chǎn)生的，若加一個(gè)分頻器，再與輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘相比較，就可得到一個(gè)頻率加N倍的時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng)然相位還是和參考時(shí)鐘是同步的。

鎖相環(huán)調(diào)制解調(diào)作用：

鎖相環(huán)是為了得到頻率相同的信號(hào)，其在射頻中也有，調(diào)制解調(diào)，不知道你用過(guò)沒(méi)有老式的電視機(jī)，有一個(gè)調(diào)節(jié)鈕就是調(diào)節(jié)電視屏幕上下跳動(dòng)的，自從有了鎖相環(huán)問(wèn)題解決了，現(xiàn)在的電視都沒(méi)那個(gè)調(diào)節(jié)鈕了。

鎖相環(huán)在模擬信號(hào)中的作用和應(yīng)用

基帶信號(hào)用高頻載波發(fā)射后以后，在接受端需要乘以與載波同頻率同相位的信號(hào)來(lái)解調(diào)。

由于發(fā)射端器件產(chǎn)生頻率誤差，即使知道載波頻率為900MHz，接收端也不能直接用900MHz來(lái)解調(diào)。需要得到確切的載波頻率就要用鎖相環(huán)來(lái)產(chǎn)生同頻率的信號(hào)。

對(duì)于數(shù)字信號(hào)，有些傳輸方式是沒(méi)有同步時(shí)鐘的，需要從數(shù)據(jù)中恢復(fù)時(shí)鐘，也會(huì)用到鎖相環(huán)。

你說(shuō)到消除頻率誤差用導(dǎo)線，應(yīng)該實(shí)說(shuō)模擬信號(hào)中的應(yīng)用。問(wèn)題是，直接用接收到的信號(hào)是無(wú)法自己給自己解調(diào)的。需要的是產(chǎn)生載頻的正弦信號(hào)。誤差也是針對(duì)載頻來(lái)說(shuō)的

知識(shí)小課堂：為何不用一根導(dǎo)線代替鎖相環(huán)?

其工作原理和作用大致說(shuō)了，似乎還有朋友問(wèn)“如果消除頻率誤差的話，直接用良好的導(dǎo)線不是更加好吧，成本還低些，這樣的問(wèn)題” 難道 一根導(dǎo)線似乎比鎖相環(huán)更好使?。

數(shù)字芯片有個(gè)時(shí)鐘樹(shù)的概念，現(xiàn)在比如就是一根導(dǎo)線代替鎖相環(huán)，芯片外面在時(shí)鐘的上升沿開(kāi)始給芯片送入一組數(shù)據(jù)，芯片內(nèi)部由于有時(shí)鐘樹(shù)的存在，導(dǎo)致了內(nèi)部時(shí)序電路實(shí)際使用的時(shí)鐘是延遲過(guò)的，進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)漂移的現(xiàn)象。但是有鎖相環(huán)了，我們可以把時(shí)鐘樹(shù)的其中一個(gè)分支接入鎖相環(huán)，使時(shí)鐘樹(shù)末梢的相位頻率與參考信號(hào)保持一致，就不會(huì)有數(shù)據(jù)漂移的現(xiàn)象了，所以說(shuō)鎖相環(huán)并非一根導(dǎo)線可代替的。