锁相环倍频原理简要分析

Posted 2020-09-20 嗜血的草

      以前学STM32的时候就知道了倍频这个概念。开发板上外接8M晶振，但是STM32主频却能跑72M，这离不开锁相环（PLL）的作用。之后在使用FPGA的时候，直接有PLL这个IP核提供给我们使用，实现自己想要的频率。但是当我们使用的时候，锁相环倍频的原理我们清楚吗？下面就来简要分析下倍频的原理。

　　首先，我们需要了解下锁相环的组成。锁相环是由一个鉴相器（PD）、低通滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）组成。结构图如下：

　　PLL需要有一个参考频率f_i。输出频率为f_o，参考频率与输出频率同时送入鉴相器。鉴相器的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD（t）电压信号输出。当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环的名称由来。转换后的电压信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC（t），对振荡器输出信号的频率实施控制。压控振荡器（VCO）的控制特性如下：

当VCO的输入电压为0时，即输出频率f_o=f_i。

那么是如何实现倍频的呢？其实就是对输出f_o作N分频，即f_N,将分频后的频率送入鉴相器中与参考频率进行比较。当PLL进入锁定状态时，输出频率f_o就实现了倍频，此时f_o=N*f_i。