PLL的原理及频偏的概念
1、PLL的原理
PLL - PHASE-LOCKED LOOP 中文称锁相环, 它的基本作用是把频率锁定在一个固定的期望值,它由压控振荡器VCO、鉴相器PD、分频器、电荷泵和低通滤波器组成。
PLL工作的基本原理是压控振荡器VCO产生一个震荡频率,输出后经过N倍分频后(N - 包括1的正整数)和基准信号同时输入鉴相器,鉴相器通过比较这两个信号的频率差,输出一个直流脉冲电压去控制VCO 使它的频率改变。这样经过一个很短的时间,VCO的输出就会稳定下来。还将使用的频率的准确度和稳定度锁定到参考频率上,根据需要而变化。所谓的锁相,顾名思义就是将相位锁住,由相位检测器、回路滤波器及压控振荡器组成。
VCO-分频器-鉴相器-低通滤波器-VCO 形成环路 LOOP. 当分频数 N>1 时, 振荡频率为已知频率的 N 倍, 成为 N 倍频电路。
比如我基频是10MHz,需要100MHz的频率,那就得用VCO产生一个100MHz的频率后10分频,用鉴相器与基频比较,输出一个比较的波形后经过低通滤波,用输出电压控制VCO的输出。
基准频率一般用稳定性高的晶振产生,VCO一般通过控制电压来控制变容二极管来调节频率。
2、频偏
单位:(PPM)
ppm表示每百万单位(parts per million)。在用作表示频率偏差时,它表示在一个特定中心频率下,允许偏差的值,频率以赫兹为单位。ppm和赫兹之间的换算关系如下式:
△f=(f*ppm)/10^6
这里 ppm 是最大变化值(+/-),f是中心频率(赫兹),Df是允许最大的频率变化范围。
例如:如果100MHz的频率允许的100 ppm的频率误差。利用上面公式得出频率的变化是10kHz。那么系统的最大频率是100.01MHz,最小是99.99 MHz。
3、Hz的概念
1MHz=1000,000Hz。
Hz是个很小的单位,通常在其前面加上k(千),M(百万),G(十亿),T(万亿)等数量级单位。千赫兹是频率的一个相对小的单位,更普遍一些的单位是MHz,等于1,000,000Hz或1,000kHz,还有GHz,它等于1,000,000,000Hz或1,000,000kHz,还有最近比较热的THz,它等于1,000,000,000,000Hz或1,000,000,000KHz。
-
时间单位转换
1秒(s)=10^3毫秒(ms) =10^6微秒 (us)= 10^9纳秒(ns) = 10^12皮秒(ps)
-
赫兹和时间的关系
1GHz波动一次时间 = 1(纳秒)ns
1MHz波动一次时间 = 1(微秒)us
1KHz波动一次时间 = 1(毫秒)ms
1HZ波动一次时间 = 1(秒)s