无相位差的模拟锁相环电路制造技术

本发明专利技术公开了无相位差的模拟锁相环电路，包括锁相环电路和精密移相电路，精密移相电路包括可控移相电路及控制电路、鉴相电路、低通滤波器；可控移相电路ＰＳ对锁相环电路ＰＬＬ的输出信号ｓ１进行移相，其输出信号ｓｏ为电路的最终输出。锁相环电路的输入信号ｓｉ与输出信号ｓｏ送入鉴相电路，鉴相电路输出信号ｓｐｄ经过低通滤波器ＬＰ滤除高频信号，取出反映相位差的直流信号ｓｄ，控制电路ＣＣ根据反应相位差的直流信号ｓｄ产生控制信号ｓｃ，它控制可控移相电路的相移量，直到锁相环电路ＰＬＬ的输入信号ｓｉ与整个电路的输出信号ｓｏ之间相位相同或保持准确９０°的相位差。该电路可以实现输出信号同相位跟踪输入信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种精密正交电路及锁相环电路，具体涉及一种能够对输入信号准 确、稳定地移相90°的电路，及一种将输出信号与锁相环输入信号之间相位差减小至0或 保持准确90°的电路。
技术介绍
锁相环技术在理论上能够产生与输入信号没有频率偏差的输出信号，锁定时输入 输出信号之间存在固定的相位差。到目前为止，数字锁相环技术可以实现输出信号与输入 信号同频同相，但这需要借助于微处理器或复杂的数字电路。本专利技术利用普通锁相环框架 实现输出信号与输入信号之间没有相位偏差。锁相环电路锁定时，输出信号与输入信号频率相同，两者之间的相位差固定。利用 这个特点，在锁相环锁定的基础上，增加移相电路，抵消这个固定的相位差，使输出信号与 输入信号同相。目前未见有可以对不同频率的输入模拟信号实现无相位差跟踪的能够将输 出信号与锁相环输入信号之间相位差减小至ο或保持准确90°的电路。
技术实现思路
本专利技术目的是提出一种无相位差的模拟锁相环电路，即一种能够将输出信号与 输入信号之间相位差减小至0或保持90度的锁相环电路。本专利技术技术方案是无相位差的模拟锁相环电路，是一种能够将输出信号与输 入信号之间相位差减小至O或保持90度的锁相环电路，包括锁相环电路和精密移相电路， 精密移相电路包括可控移相电路及控制电路、鉴相电路、低通滤波器；可控移相电路PS对 锁相环电路PLL的输出的输入信号&进行移相，其输出信号&为电路的最终输出。锁相 环电路的输入信号&与输出信号Sa送入鉴相电路，鉴相电路输出信号 经过低通滤波器 LP滤除高频信号，取出反映相位差的直流信号&，控制电路CC根据反映相位差的直流信号 ■sd产生控制信号&，它控制移相电路的相移量，直到锁相环电路PLL的输入信号&与整个 电路的输出信号&之间相位相同或保持准确90°的相位差。移相电路移相量一般在0° 180°或0° -180°之间。总之，可控移相电路通过控制电路产生的控制电信号，控制移相电路的相移量，实 现相位负反馈。锁相环电路的输出信号连接可控移相电路，抵消锁相环输出信号与输入信 号之间的相位差；可控移相电路的输出信号与锁相环输入信号经过鉴相电路、低通滤波器、 控制电路产生控制电信号，控制移相电路的相移量，实现相位负反馈。可控移相电路输出信 号作为整个电路最终的输出信号。可控移相的电路可以采用精密正交电路，其特征在于可控移相电路的输入信号与 输出信号相位差为90° (相位差为90度)。如果相位差发生偏移，利用相位负反馈技术，输 入信号与输出信号经过90°基准型鉴相电路(如模拟乘法器)、低通滤波器及控制电路产生 控制电信号，控制移相电路的相移量，维持输入信号与输出信号之间相差90°。如图4(a)所示。可控移相的电路也可以使用0°基准型鉴相电路，其特征在于两个D触发器的输 出信号经过一个由运算放大器构成的减法电路，如图4(b)所示。当两个输入信号同相时， 该鉴相电路输出为0 ；当信号S1超前&时，电路输出为正，反之为负。对于实现倍频或分频的锁相环，只要对鉴相电路的输入进行相应的倍频或分频处 理，即增加相应的数字电路，也能将输出信号与输入信号之间的相位差减小至0，或相位差 保持90°。本专利技术的有益效果是本专利技术根据锁相环电路的特点，从而得到一种能够将输出 信号与输入信号之间相位差减小至ο或保持90度的锁相环电路。因为锁相环电路锁定时， 输出信号与输入信号频率相同，两者之间的相位差固定。利用这个特点，在锁相环锁定的基 础上，增加移相电路，抵消这个固定的相位差，使输出信号与输入信号同相。为了保证电路 最终输出信号与输入信号相位相同，电路采用反馈技术，根据输入输出信号的实时相位差， 控制移相电路的相移量，直到输入输出信号之间的相位相同为止，并维持这个同相状态。锁 相环跟踪的信号频率不固定，本专利技术由于采用了反馈技术，可以对不同频率的输入信号实 现无相位差跟踪。此外，本专利技术中精密正交电路，相对一般正交电路而言，它能保持输出信 号与输入信号之间稳定的90°相位差。附图说明图1为本专利技术的原理框图2为移相电路，图2中(a)为超前移相电路，(b)为滞后移相电路；(c)为实现可控 移相的变容二极管的使用；图3为PLL输出信号与输入信号相位差在0°附近时的本专利技术实现方案； 图4中为精密正交电路框图(a)和0°基准型鉴相器电路(b)； 图5为PLL输出信号与输入信号相位差在90°附近时的本专利技术实现方案1 ； 图6为PLL输出信号与输入信号相位差在90°附近时的本专利技术实现方案2 ； 图7为PLL输出信号与输入信号相位差在90°附近时的本专利技术实现方案3。具体实施例方式如图1所示，锁相环PLL锁定后，PLL的输出信号^s1与输入信号&频率相同，存在 固定相位差。移相电路PS对PLL的输出信号S1进行移相，其输出信号Sa为电路的最终输 出。A与、送入鉴相电路PD，其输出信号Spd经过低通滤波器LP滤除高频信号，取出反映 相位差的直流信号^，控制电路CC根据&产生控制信号·5。，它控制移相电路的相移量，直 到&与&之间相位相同或保持准确90°的相位差。因为锁相环所跟踪的信号频率不固定，所以建议应用本专利技术时采用通常的桥式移 相电路。这个电路的优点是输出信号相位发生变化时，信号幅度不变。下面以该移相电路 为例说明本专利技术。桥式移相电路可以移相0° 180°或0° -180°，为了说明方便，这 里定义前者为超前移相电路(如图2 (a)所示)，后者为滞后移相电路(如图2(b)所示)。它们 相移的中间值分别为90°和-90°。用变容二极管代替图2(a)和图2(b)中的电容C (如 图2(c)所示)，实现可控移相。如果变容二极管上反向直流电压不同，在电路中表现出的电4容量也不同，电路的相移量发生相应变化，则相移可控。在图2(c)中， 为变容二极管，C1 和G是隔直耦合电容，端为图2(a)或图2(b)中电容的两端。端外接控制 电压，通过电阻怂工和/^加到变容二极管两端，调节变容二极管的电容值。实际使用时，V1 和V2中可以一端电位固定，另一端接控制电位，两者之差为控制电压。信号&控制变容二极管两端的直流电压。由于变容二极管上的直流电压与电容量 有固定的函数关系，当输入和输出信号相位相同时，变容二极管上的直流电压应该不变，以 保持输出相移固定。所以控制电路可以采用积分电路。当输入和输出信号相位差为0时， 控制信号S。不变。在相位调节过程中，控制信号S。应该向A与S。之间相位差减少的方向 变化，即相位负反馈。目前锁相环PLL中的鉴相器大致分为两类。一类是0°基准型，如电荷泵，锁相环 输入输出信号之间的相位差在0°附近。另一类是90°基准型，如模拟乘法器，锁相环输入 输出信号之间的相位差在90°附近。对于采用0°基准型鉴相器的PLL，本专利技术可以按图3所示的方案实现。其中， 图1中的移相电路(PS)由图3中的移相电路1 (PSl)和移相电路2 (PS2)代替。PSl为 超前(或滞后)移相电路，PS2为滞后(或超前)移相电路。PSl的相移量DJ1为(约)90° (或-90° )。这样，PSl的输出信号 与？仏输入信号之间的相位差为DJ1加本文档来自技高网...

【技术保护点】
无相位差的模拟锁相环电路，其特征是包括锁相环电路和精密移相电路，精密移相电路包括可控移相电路及控制电路、鉴相电路、低通滤波器；可控移相电路ＰＳ对锁相环电路ＰＬＬ的输出信号ｓ↓［１］进行移相，其输出信号ｓ↓［ｏ］为电路的最终输出；锁相环电路的输入信号ｓ↓［ｉ］与输出信号ｓ↓［ｏ］送入鉴相电路，鉴相电路输出信号ｓ↓［ｐｄ］经过低通滤波器ＬＰ滤除高频信号，取出反映相位差的直流信号ｓ↓［ｄ］，控制电路ＣＣ根据反应相位差的直流信号ｓ↓［ｄ］产生控制信号ｓ↓［ｃ］，它控制可控移相电路的相移量，直到锁相环电路ＰＬＬ的输入信号ｓ↓［ｉ］与整个电路的输出信号ｓ↓［ｏ］之间相位相同或保持准确９０°的相位差。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方晖，李大相，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]