一种新型宽频域全数字锁相环的研究与设计

针对传统锁相环研究中电路结构复杂、鉴相精度不高、锁相范围窄等问题,提出一种新型全数字锁相环。与传统锁相环相比,鉴相模块中的时间数字转换电路能将鉴相误差转换为高精度数字信号,一种双边沿触发的数字环路滤波器取代了传统的数字环路滤波器的电路结构,采用可变模分频器来替换传统的固定模分频器。应用EDA技术完成了系统设计,并采用QuartusⅡ软件进行了系统仿真验证。仿真结果表明:该锁相环锁相范围约为800 Hz~1 MHz,系统锁定时间最快为10个左右输入信号周期,且具有锁相范围大、精度高、电路结构简单和易于集成等特点。     

基于PI控制的全数字锁相环设计

针对以往全数字锁相环研究中所存在电路结构复杂、设计难度较大和系统性能欠佳等问题,提出了一种实现全数字锁相环的新方法。该锁相环以数字比例积分控制的设计结构取代了传统的一些数字环路滤波控制方法。应用EDA技术完成系统设计,并进行计算机仿真。仿真结果表明:在一定的频率范围内,该锁相环锁定时间最长小于15个输入信号周期,相位抖动小于输出信号周期的5%,且具有电路结构简单、环路性能好和易于集成的特点。     

基于自适应比例积分控制的全数字锁相环

针对传统锁相环所存在的锁相范围窄、环路带宽和控制参数固定、以及提高锁相速度与减小稳态误差相互制约等问题,提出了一种新型带宽自适应全数字锁相环。该系统采用比例积分控制与自适应控制相结合的复合控制方式,其中自适应控制器可根据锁相过程的鉴频鉴相信息,自动调整数字滤波器的控制参数,实现对环路的实时控制。采用理论分析与硬件电路设计相结合的方法进行了系统设计,并用FPGA予以实现。系统仿真与硬件电路测试结果证实了设计方案的正确性。该锁相环的自由振荡频率可随输入信号频率的变化而改变,具有电路结构简单、锁相范围广、锁定速度快和稳态误差小等特点。