6.7数字锁相环路的方框图如图6.7.1所示。.ppt

6.7※ 数字锁相环路 6.7.1 数字锁相环路的基本部件 6.7.2 数字锁相环路的工作过程 * 数字锁相环路（Digital Phase-Locked Loop），简记为DPLL。 图6.7.1 数字锁相环路的组成 6.7 数字锁相环路的方框图如图6.7.1所示。 抽样相位检测器的种类很多，如触发器相位检测器、奈奎斯特速率抽样相位检测器、零交叉相位检测器和超前——滞后相位检测器等。 6.7.1 一、抽样相位检测器 图6.7.2（a）所示为一种零交叉相位检测器的方框图。电路组成：带通滤波器BPF和A／D转换器。 设输入信号为一单频率正弦信号 经带通滤波器滤除无用信号后．送给A／D转换器。在A／D转换器中，用数控振荡器输出的脉冲信号对输入信号抽样，并转换成二进制数字信号输出。图6.7.2（b）是这种电路的工作波形示意图。 的数字信号。 为了分析方便，将输入信号的相位变换成以输出信号相位 为参考点的形式，即 式中， 6.7.1 为输入信号， 其中， 为数控振荡器输出 脉冲序列， 为抽样信号， 表示检测器输出 这样，在每个抽样脉冲出现时，所取得的抽样值为 因为假定抽样脉冲序列初相为零， 与输出信号之间的相差 表示，故抽样值可表示为 可以用 时刻输入信号 所以 相位检测器的鉴相特性在输入信号为正弦信号时为正弦鉴相特性。 A/D变换器在完成抽样过程后，再将抽样值用二进制数字信号表示。这个被量化后的输出信号用 表 示，即 式中， 表示量化处理， 以是出现在抽样时刻 的已量化值，也可是由M个码元组成的二进制码字。 6.7.1 数字滤波器实际上是一种数字信号处理电路，它能对数字信号进行加工，改变它的频谱使其符合预定的要求。 6.7.1 二、数字滤波器 图6.7.3 数字滤波器工作原理示意图 数字滤波器的工作 原理及其特性如图6.7.3所示。 如果输入信号是如图6.7.3（c）所示的离散时间信号 那么应该用一个什么样的电路来得到输出离散时 间信号 从图6.7.3（a）不难得出，描述该电路输出、输入特性的微分方程为 如果抽样周期 足够小，上式可以近似为 整理后，可得 6.7.1 这个方程是差分方程，可用图 7.7.4所示电路实现。图 ，×表示乘因子， 中D表示延时 表示相加。 在电路中流通的信号是时间离散，但取值连续的信号，即抽样数据信号。利用Z变换．上式可变换为z域表示式 其中， 和 分别为 和 的Z变换。 6.7.1 图6.7.4 一阶数字滤波器 于是可得图6.7.4所示滤波器的Z域传递函数为 这是一个一阶滤波器的表示式。为求其频率特性，令 ，代人上式中，整理后得 6.7.1 图6.7.4 一阶数字滤波器 在 很小的情况下， ， 上式可简化为 上式与图6.7.3（a）所示电路的频率特性完全相同。可见，当输入信号为离散时间信号时，用图 6.7.4所示电路代替图6.7.3（a）所示电路，在 的情况下， 差别很小。但当 的条件不满足时，两者频率特性 将有差别。 6.7.1 图6.7.5所示是一种数字锁相环路中使用的环路滤波器组成框图。这个滤波器的Z域传递函数为 图6.7.5 数字比例积分滤波器 同样可以得到该滤波器的频域传输函数为 若 ，上式将近似为 显然，它与有源比例积分滤波器的频率特性类似。 6.7.1 用 代入， 图6.7.6 数字控制振荡器的方框图 数字控制振荡器的输出信号是周期性脉冲序列，其周期受数字滤波器输出的控制信号控制。图6.7.6所示是一种数字控制振荡器的方框图，它是一个受控分频器。时钟产生器是一个稳定的振荡器。它的频率是抽样频率 三、数字控制振荡器 的m倍，即 6.7.1 数字控制振荡器的输出脉冲序列的周期可用下式表示 其中， 是数字控制振荡器中心频率对应的周期，b(n-1) 抽样周期数字控制振荡器输出脉冲序列的周期。利用上述基本部件组成的一种数字锁相环路的总体方框图如图6.7.7所示。 是（n-1）个抽样周期环路滤波器的输出， 是第n个 图6.7.7 数字锁相环路的总体方框图 6.7.1 以不含滤波器的一阶环路在相位阶跃输入时的跟踪过程为例，定性地说明数字锁相环路的工作过程。 时，中心 频率为 ，周期为 。 图6.7.8 一阶数字锁相环路方框图 一阶环路的方框图如图6.7.8所示。相位检测器为零交叉相位检测器。数控时钟在误差信号 数控时钟的特性可表示为 式中， 是第j次抽样时数控时钟的周期， 是（j－1）次抽样时相位检测器输出的误差