锁相环的原理m法t法mt法计算公式

　　锁相环的工作原理：　　

1.压控振荡器的输出经过采集并分频；　　

2.和基准信号同时输入鉴相器；　　

3.鉴相器通过比较上面说的两个信号的频率差，然后输出一个直流脉冲电压；　　

4.控制VCO，使它的频率改变；　　

5.这样经过一个很短时间，VCO的输出就可以稳计划于某一希望值。　　锁相环可用来达到输出和输入两个信号当中的相位同步。当没有基准（参考）输入信号时，环路滤波器的输出为零（或为某一固定值）。这时，压控振荡器按其固有频率fv进行自由振荡。当有频率为fR的参考信号输入时，uR和uv同时加到鉴相器进行鉴相。假设fR和fv相差不大，鉴相器对uR和uv进行鉴相的结果，输出一个与uR和uv的相位差成正比的误差电压ud，再经过环路滤波器滤去ud中的高频成分，输出一个控制电压uc，uc将使压控振荡器的频率fv（和相位）出现变化，朝着参考输入信号的频率靠拢，后使fv=fR，环路锁定。环路但凡是进入锁定状态后，压控振荡器的输出信号与环路的输入信号（参考信号）当中唯有一个固定的稳态相位差，而没有频差存在。这时就称环路已被锁定。

M 法在一定时间周期 Tc 内，测量编码器输出的脉冲个数 M1来计算转速。用个数除以时间完全就能够得到编码器输出脉冲的频率，因为这个原因 M 法也称为频率法，f1=M1/Tc。

M 法测速原理

假设电机转动一圈可以出现 Z 个脉冲，Z = 4 x 编码器线数，这里的 4 表示 4 倍频，因为大多数情况下同时采集 A 相和 B 相的上升沿和下降沿。用频率 f1 除以一圈的脉冲个数 Z 就得到单位时间内电机的转速:

转速的单位为 r/min，因为这个原因后面乘上了一个 60 ，表示 60 秒，其实就是常说的一分钟。大多数情况下 Z 和 Tc 为常数，转速与计数脉冲个数 M 成正比，因为这个原因这样的测速方式被形象的称为 M 法。

当计数值由 M1 变为 M1+1 时，转速由 60 M1/ZxTc 变为 60(M1+1)/ZxTc , 因为这个原因 M 法的分辨率可以这样计算：

可以看得出来，M 法测速的分辨率与速度无关，要提升分辨率，即减小 Q 值，一定要增大编码器每圈输出的脉冲个数 Z ，或者增大采样周期 Tc 。其实，两个值受到现实条件的制约，不可能无限的增大。

M 法测速大误差为一个脉冲，因为这个原因误差率的大值可以这样计算：

测速误差率与脉冲个数成反比关系，转速越高 M 值越大，当转速很低时，M 值很小，误差率会变大，因为这个原因 M 法合适高速测量。

T 法是测量编码器两个脉冲当中时间间隔来计算转速，也被称为周期法。实质上使用中通过一个高频时钟脉冲的个数 M2 来计算编码器两个脉冲当中时间间隔。

假设高频脉冲的频率为 f0 ，既然如此那，两个脉冲当中时间间隔 Tt=M2/f0 ，电机的转速可以表示为：

T 法测速原理

当转速变化时，假设高频时钟脉冲个数由 M2 变为 M2-1 时，T 法测速的分辨率可以计算为：

将转速 n 代入上式可以推出：

可以看得出来，T 法测速的分辨率 Q 与转速相关，当转速越低，Q值越小，分辨能力越强。

T 法测速多可能出现一个脉冲的误差，因为这个原因 T 法测速的大误差率可以这样计算：

在低速时，编码器两个脉冲当中时间间隔变长，高频时钟脉冲个数 M2 增多，误差率变小，因为这个原因 T 法测速更合适低速段。

为了兼顾高速与低速，实质上使用中经常是 M 法和 T 法结合使用，称为 M/T 法测速。

在规定的采样周期 Tc 内，同时计算编码器脉冲个数 M1 与高频时钟脉冲个数 M2 ,两个计数保持严格同步，检测时间与编码器输出脉冲保持完全一样，大限度的减小误差。检测周期由 Tc 采样脉冲启动后面的第一个编码器脉冲上升沿决定：

M/T 法测速原理

是采样脉冲启动时刻到第一个编码器脉冲上升沿当中时间间隔，

是采样脉冲结束时刻到后一个编码器脉冲结束时刻当中时间间隔。

检测周期 T 内电机转过的机械的视角：

编码器一转发出 Z 个脉冲，周期 T 内，编码器输出的脉冲个数为 M1 ,既然如此那，电机转过的的视角可以表示为：

定义高频时钟脉冲频率为 f0 ，检测周期 T 内时钟脉冲计数值为 M2 , T=M2/f0 ,综合以上各式可以计算出：

高速段，

并且

可以觉得

当 M1 变化一个脉冲时，可以近似觉得 M2不变，这个时候的分辨率可以这样计算：

因为这个原因：

正好与前面 M 法测速分辨率吻合。

当转速很低时，M1=1 ,转速的计算公式又和前面 T 法测速等同，因为这个原因 M/T 法在低速和高速段都拥有很高的分辨率，但是，速度很低时，要兼顾系统实时性的问题。

随着现代控制技术的进步，涌现出了不少先进的速度检测算法，并在实质上工程中得到了很好的应用，例如卡尔曼滤波算法、非线性观测器算法、锁相环算法、模糊控制算法、滑膜观测器算法等等。

信号失锁涵义表示环路既不锁定，也不跟踪，环路所身处的工作状态。信号失锁通过环路调节作用可能有两种不一样结果：

其一：可能使环路没办法再锁定；

其二：可能使环路再锁定。这是一般信号失锁状态总是指这样的情况失锁是锁相环的固有属性，导致失锁的因素归纳起来有以下几点：

1、过大的频率阶跃；

2、过大的频率斜升；

3、过大的噪声干扰。

大多数情况下有线电视机顶盒前面板有两个灯,一个是电源灯,一个是信号锁定灯,通电后电源灯亮,锁定灯闪,灯信号锁定后,锁定灯就长亮了。

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答:是指锁定相位的环路，它是一种典型的反馈控制电路，利用外部输入的参考信号控制环路内部震荡信号的频率和相位，达到输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪。

回答：移频锁相环有三个组成部分和对应的运作机理。

1鉴相器：用于判断锁相器所输出的时候钟信号和接收信号中的时候钟的相差的幅度；2可调相/调频的时候钟出现器器：用于按照鉴相器所输出的信号来一定程度上的调节锁相器内部的时候钟输出信号的频率或者相位，让锁相器完成上面说的的固定相差功能；3环路滤波器：用于对鉴相器的输出信号进行滤波和平滑，大多数情形下是一个低通滤波器，用于滤除因为数据的变化和其他不稳定原因对整个模块的影响。

锁相

锁相是为了让被控振荡器的相位受标准信号或外来信号控制的一种技术，用来达到与外来信号相位同步，或跟踪外来信号的频率或相位。锁相是相位锁定的简称，其含义是表示两个信号的当中的相位同步。

基本信息

中文名锁相别名phase lock应用学科通信术语

概念

锁相环技术(PLL)是达到相位自动控制的一门新技术。锁相即相位锁定自动相位 控制(APC)利用相位自动调节的方式达到 两个信号的相位同步。锁相环就是完成这 一任务的相位负反馈控制系统。锁相是促进信号当中的相位同步，以此促进锁相环的运行。

发展与应用

De Bellescize于1932年提出同步检波理 论第一次公开发表了对锁相环的描述达到 同步检波。到1940年锁相环首次用于电 视接收机扫描同步装置中改善了电视图 像质量。随后由杰斐和里希廷利用锁相环 路作为导弹信标的跟踪滤波器取得成功 首次发表了包含有噪声效应的锁相环路 线性理论分析的文章同时处理了锁相环 路好化设计的问题。随着集成电路技术的发展渐渐产生了集成的环路部件、通用 单片集成锁相环及各种专用集成锁相环 PLL变成一个成本低、使用简单方便的多功能组 件。现在锁相原理的应用已经深入到通 信、雷达、原子物理学流体力学等。

因为锁相环路结构简单性能优越等 特点目前广泛应用于无线电通信、数字电 视、广播等很多领域。概括起来相锁环的 应用主要以下几方面。

(1)时钟出现器频率综合器。锁相环锁 定后输出时钟频率是输入时钟频率的N 倍其实就是常说的说锁相环可以从低频输入时钟 出现高频输出时钟。系数N是固定的称为 时钟出现器可以变化的称为频率综合器。与石英晶体振荡器相比用锁相环提供时 钟成本低对印刷电路板、芯片封装的带宽 要求大为降低。

(2)时钟恢复。数字通信系统中发送端 时常只发送数据流而不传输时钟信号。接 收端为了能正确地接收数据一定要从数据 中恢复出同步时钟。

(3)抑制时滞效应。时钟信号负载大需 通过缓冲器来提升其驱动能力；芯片内部 有连线推后为了抑制时滞、提升系统的稳 定性可以采取锁相环来校准时钟。

(4)调制和解调器。锁相环本身就是一 个调频解调器经过合理的应用锁相环路 可以作任何调制方法的调制器和解调器。

锁相环诞生以来已越来越广泛地应 用于科研、生产、生活中。

锁相是为了让被控振荡器的相位受标准信号或外来信号控制的一种技术，用来达到与外来信号相位同步，或跟踪外来信号的频率或相位。锁相是相位锁定的简称，其含义是表示两个信号的当中的相位同步。

相位误差由不少方式可以补偿，锁相环是精确的一种。事实上大多数情况下的通信系统不用这么高的精度，只定时的插入导引符号进行纠偏就行了。题主清楚有多普勒频移，大约应该清楚与多普勒频移对应的相干时间。只要导引间隔小于2倍相干时间，就足以纠偏频偏。其实，针对更大多数情况下的QAM调制，导引符号更是能同时纠偏幅度与相位的误差。