基于Multisim的锁相环原理研究与电路仿真

摘要：锁相环是一种通过对压控振荡器产生的信号分频后与参考时钟信号进行比较，根据比较结果不断调整振荡器输出，最终得到稳定的信号频率的一种负反馈系统。本文对锁相环的工作原理、组成部分及各部分的功能做了简要的分析，根据工作原理，在Multisim仿真软件中建立了一种锁相环电路模型，并对该模型进行仿真，验证了锁相环锁定后测试结果与理论值的一致性。

关键词：锁相环、分频、负反馈系统、锁定、Multisim仿真软件、电荷泵锁相环模型

1、引言

随着通信系统的发展，通信机对其所使用的振荡电路的要求越来越高，不仅要求振荡频率要广，还需要频率稳定度高。常用的晶体振荡电路虽然频率稳定度较LC振荡电路要高许多，但是只能通过数字电路分频来改变其频率。相较而言，锁相环电路就有优势多了，不仅振荡频率范围广，而且频率稳定度高。所以现在通信系统中多采用锁相环电路来产生需要的信号频率。

2、锁相环工作原理及组成部分介绍

锁相环是一个由鉴相器、分频器、压控振荡器、环路滤波器四部分组成的负反馈系统[1]。压控振荡器通过自由振荡输出一个信号，该信号被分频器进行1/N分频后输入至鉴相器反馈端与鉴相器的参考时钟信号作比较，比较后产生一个相位差值信号并在鉴相器中转换为电压信号，该电压信号通过环路滤波器处理后给到压控振荡器，控制压控振荡器输出。通过不断的比较调整，压控振荡器最终输出信号频率将稳定在鉴相器参考时钟频率的N倍。……