锁相环环路滤波器

[导读]环路滤波器是线性的低通滤波器，用来滤除输出电压中的高频分量和噪声。环路滤波器的设计对于整个锁相环的运行至关重要，它不只是滤除高频分量，更重要的是它会影响环路的重要参数，如相位噪声、环路稳定性及锁定时间等，虽然环路滤波器的实际电路通常非常简单，但是它对锁相环的整个性能有重大影响。

常用环路滤波器分类

RC积分滤波器

RC积分滤波器的特点：

1、对于足够高的频率，输出电压近似与输入电压积分成比例且相位趋近于90°;

2、只有一个可调的参数，便于实现;

3、其相位具有滞后的特性，又称为滞后滤波器。

无源比例积分滤波器

无源比例积分滤波器特点：

1、在高频范围内，输入输出电压的关系保持一个固定的比例不变，相位渐进于0°;

2、有两个独立的可调参数，便于调整锁相环的相关指标;

3、当相位增大时，有相位超前校正的作用，可以改善环路的稳定性。

有源比例积分滤波器

有源比例积分滤波器特点：

具有低通滤波器的特性，同时期相频特性也具有超前校正的作用。

相位裕度

它是电路设计中一个非常重要的性能参数，主要用例很累负反馈系统的稳定性，它可以看作是系统进入不稳定状态之前可以增加的相位变化，相位裕度越大，系统越稳定，但响应速度将减慢。一般需要平衡相位裕度和响应速度之间的关系，锁相环工程中我们一般选择45°~60°之间的相位裕度。

环路带宽

它定义为锁相环开环增益下降到0dB，即增益幅度降到1时所对应的频率。在环路带宽内，锁相环对参考源、鉴相器、环路滤波器和分频器所产生噪声的抑制作用不大，主要抑制压控振荡器产生的噪声，环路带宽外则相反。因此，在工程上我们需要选择合适的环路带宽来抑制噪声，是锁相环总噪声能够最小。一般，从噪声和环路稳定性考虑，为了确保锁相环能够稳定工作，环路带宽一般会取参考频率的1/10-1/20之间。