常用的环路滤波器有两种：直接与鉴相器连接使用的以及通过电荷泵使用的。 三种简单的环路滤波器[12]实例：

(1) RC积分滤波器。最简单的低通滤波器，只含有电容电阻，它的相位会产生 滞后，特点是能通过低频信号。

(2) 有源比例积分滤波器。它可以提供一个比鉴相器输出电压高的控制电压加载 到VCO上，满足其控制要求。加载到压控振荡器上的电压不同会造成相位的改变。 根据这个特性，锁相环可以对任意相位差的电路进行锁定。

(3) 无源超前滞后滤波器。这种滤波器是在RC滤波器中，增加了一个电容，使 频率高端变得平坦以后，在对增益进行衰减，这样可以滤除波纹成分。

2。1。3 压控振荡器

压控振荡器（VCO）的压控特性[13]如图2-3所示：

图2-3  VCO特性曲线

从该图可以是压控振荡器的中心振荡频率，其振荡频率与输入电压uc(t)的关系 可以用下面的公式表示：

v t o Kouc t 

（2-8）

上式说明uc(t)的改变，会引起压控振荡器（VCO）的振荡频率mv改变，且这种 改变是线性的。uc(t)改变的过程是 “频率牵引”阶段，在此期间，压控振荡器会 自动跟踪输入频率，直到进入锁定的状态，此时mo = m1，这种状态保持不变。论文网

振荡频率附近的噪声叫做相位噪声，它是造成波形跳动的主要因素。而滤波器

很难滤除 1 次相位噪声，因而需要特别注意 VCO 的相位噪声特性。此外温度变化引 起的 VCO 控制特性改变也许会是锁相环失去锁定能力，在设计锁相环时要考虑最高 和最低温度时，VCO 不会停止振荡。VCO 的外壳最好采用磁屏蔽材料以隔绝磁场 对振动的影响。

2。2 锁相环的工作状态

锁相环有四种状态，即锁定、失锁、捕获和跟踪 [14]。

(1) 锁定状态：整个环路状况稳定，此时输入输出同步[15]。也就是说输出相位已 经与输入相位相同或者两者相位差不再改变，两者频率相同。

(2) 失锁状态：此状态反馈和输入的频率差不等于 0。造成这种现象可能是输入 超过了 PLL 的最大工作频率，也可能是环路结构有缺陷。处于这个状态也就表示环 路工作不正常。

(3) 捕获过程：由失锁进入锁定的过程称为捕获过程[16]。这个阶段刚开始工作， 还没有进入最终的稳定点。频率和相位误差在这个过程中是不断减小并且最终趋于 0 或者一个恒定常数。

(4) 跟踪过程：首先环路锁定，但由于输入频相骤然引发改变，为了维持原状态， 电路需要主动调节。这种突然变化一般引起的误差都比较小。

PLL 的这四种状态中，前两种是静态的，后两种是动态的[17]。锁相环得电后立 即开始捕捉信号，且捕获所花时间很短，这样的锁相环是比较优秀的设计。

描述系统频带性能的四个参数指标：

(1) 同步带：环路保持静态锁定的频率范围。当环路锁定后，迟缓提高输入频率， 如果电路继续保持锁定，这种情况下得最大输入频率和初始频率的差值就是同步带 范围。

(2) 失锁带：锁相环路在平稳状态下的最大极限频率变化差值。换句话说也就是 锁相环路稳定工作时，输入频率变化必须比这个值小，锁相环锁定时间比较短。

(3) 捕获带：只要反馈和输入的频差在此之间，电路总能再次锁定。随着捕获过 程的进行，反馈频率趋向于输入频率，电路最后进入锁定[18]。

(4) 快捕带：在很短时间内，环路锁定的频差范围。

稳定度静态限制

锁相环设计与MATLAB仿真(5):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_100397.html