可编程晶振的关键技术——锁相环原理讲解

可编程晶振器是通过数字控制方式来改变其输出频率的装置，它由晶体和谐振腔两个主要部分组成。当加电压时，石英晶体产生振动并发出电信号，此信号被检测并数字化后，通过处理器进行解调，最后输出所需的频率信号。而锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）技术在可编程晶振中扮演着关键角色，以下是对可编程晶振中锁相环技术的详细讲解：
一、锁相环技术的基本原理1、锁相环是一种利用相位同步产生的电压去调谐压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）以产生目标频率的负反馈控制系统。它根据自动控制原理，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪。
2、锁相环通常由鉴相器（Phase Detector，PD）、滤波器（Loop Filter，LF）和压控振荡器三部分组成前向通路，由分频器组成频率相位的反馈通路。锁相环的工作原理是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号通过鉴相器转换成电压信号输出，经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制，再通过反馈通路把振荡器输出信号的频率、相位反馈到鉴相器。https://files.sekorm.com/opt/fileStore/portal/ecdoc/editor/20241230/1735527517843080272.png
3、在锁相环工作过程中，当输出信号的频率成比例地反映输入信号的频率时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，这样输出电压与输入电压的相位就被锁住了。
二、锁相环技术在可编程晶振中的应用1、频率稳定性提升：锁相环技术通过与高稳定度的参考信号进行比较，可以进一步减小可编程晶振的频率偏差，提高系统的频率稳定性。2、可调频率：通过调整锁相环的控制输入，可以实现对可编程晶振输出频率的精确控制，使其适应不同的工作模式或通信标准。3、相位同步：在通信系统中，锁相环用于确保发送和接收端的时钟信号是相位同步的，从而确保数据传输的准确性。这对于可编程晶振在通信领域的应用尤为重要。4、抑制噪声：锁相环通过反馈机制有助于抑制可编程晶振的相位噪声和频率噪声，提高系统的整体性能。
三、锁相环技术的优势1、高精度：锁相环技术能够提供高精度的频率输出，满足现代电子系统对频率精度的严格要求。2、灵活性：通过调整锁相环的参数，可以灵活地改变输出频率，适应不同的应用场景。3、稳定性：锁相环技术通过负反馈控制机制，能够保持输出频率的稳定性，不受外界干扰的影响。
四、锁相环技术在晶振中的应用与优势1、可编程性：可编程晶振利用锁相环技术，实现了核心参数的随意编程定制。这意味着客户可以根据具体需求，在1MHz~2100MHz的宽频率范围内（精确至小数点后六位）选择任意频点进行定制。
2、高性能：锁相环技术的运用使得晶振产品具有高精度、高稳定性、低抖动等卓越性能。例如，可编程晶振具有±2.5PPM（min.）的超高精度和150fs（min.）的超低抖动，以及-40~+125℃（max.）的超宽温区范围。
3、快速交付与灵活供应：可编程技术需拥有先进的生产和供应链管理系统，能够快速响应客户需求，实现快速交付。样品2秒出样，批量最快一周可交付，较传统工艺至少缩短50%的交期。在锁相环技术的应用上具有一定的领先性和创新性，这一技术的运用为晶振产品带来了可编程性、高性能、快速交付与灵活供应等显著优势。