2。2锁相电路设计

锁相电路主要用于在市网电压突然断电（或突然电量变小）时，负载端供电由市网电压变为蓄电池供电，或者是在蓄电池端给负载供电时，市网电压恢复正常，负载端供电由蓄电池供电重新变为市网电压供电。在供电端转换的瞬间（通常小于几十毫秒），如果两路电压信号不同步将无法给负载端准确供电，可能会发生供电异常现象。因此为了保证电网电压和逆变器逆变出的这两路交流电源的相位和频率保持同步，我们通常检测这两路交流电源的相位差并将它转换为一个电压信号来控制。

锁相电路主要用于使所需要的输出信号与初始的基准信号保持在相位以及频率上保持一致的电路模块，在本文中，输出信号主要是指经过DC/AC逆变模块输出的交流电，初始的基准信号主要是指市网电压。这种优质的性能使得锁相环电路在很多领域得以重用，例如频率的鉴别、各种电压频率的转换、音律编译等。目前国内外工业内流行使用的锁相环电路有很多种，尤其是集成化后的锁相环电路的应用更加的广泛，例如CMOS锁相环74HC/HCT4046、全数字锁相环74HC/HCT297等等。文献综述

锁相环电路的工作原理是通过将输出信号的相位与基准信号的相位进行对比后，而使这两种信号的相位和频率得以可以同步。我们往往将信号的同步对接而称之为是信号锁定的状态。当锁相环电路被成功锁定后，输出信号与基准信号的频率一致相位差也为零或保持常数值。

锁相电路的结构一般如图2-2所示：

PFD：phase-frequency detector 鉴相器

LPF：low-pass filter 低通滤波器

VCO：voltage-controlled oscillator 压控振荡器

Vin：输入电压     

Vout：输出电压

锁相环电路的工作原理是，首先鉴相器类似于一个带反馈的门电路，基准电压信号从门电路的一路输入，压控振荡器输出电压信号从门电路的另外一路输入，两路输入信号通过鉴相器的内部做对比，其次将对比后的差值输出，这个差值与两路信号的相位差呈现线性关系，再经过低通滤波器滤掉高频部分后，剩下的直流量经过压控振荡器，可以同时将两路电压信号频率和相位趋于同步。最后当压控振荡器输出的电压信号与基准信号的频率一致以及相位差趋于零时则称锁相环已进入了成功锁定的状态。

锁相环电路中的低通滤波器的主要作用是过滤到目标电压信号的高频成分，只留下低频的成分或者近似于直流的成分，然后在导向给之后的压控振荡器。并且低通滤波器拥有一个可控的时间常数，我们可以通过调节这个时间常数，来控制压控振荡器的频率调节的速度，低通滤波器的时间常数越大，则之后压控振荡器调节频率的速度越慢，反之，低通滤波器的时间常数越小，则压控振荡器调节频率的速度越快。因此我们可以根据需要选择合适的低通滤波器时间常数。一般说来，输入基准信号的频率并不一定是稳定不变的，我们认定的压控传感器的输出目标频率是指基准信号频率的中间频率值即是指统计学上的稳定值，而并不是指它的瞬时数值。来,自,优.尔:论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

遵循在稳定可靠的前提下，尽量保持器件的体积成本小的原则。在这里我选用运算放大器结合多谐振荡器组合形成的一种简单的锁相环装置。如下图所示的多谐振荡器的输出可以在Vout+和Vout-间变化