锁相环中使用PD和PFD到底有什么区别?

Jade_Zhang

最近在学习拉扎维的锁相环，书上说PD鉴相器在输入输出频率差距大时无法锁定，运用PFD就可以在频率不同时鉴频，到频率接近时再鉴相。

                   图1  PD锁定过程




                   图2 PFD运行原理

我的疑问：
（1）由图2所示PFD无非比PD多判断一下输入和输出频率哪个大，为什么就能扩大频率差的锁定范围了？
（2）书上说PFD在相差大时鉴频为主，在相差接近时转换为鉴相为主，这样一个简单的电路是如何实现两种功能切换的？

Jade_Zhang

书上原话：The use of a PFD in a phase-locked loop resolves the issue of the limited acquisition range. Shown in Fig. 9.24 is a conceptual realization employing a PFD. The dc content of QA - QB is extracted by the low-pass filters and amplifier A1. At the beginning of a transient, the PFD acts as a frequency detector, pushing the VCO frequency toward the input frequency. After the two are sufficiently close, the PFD operates as a phase detector, bringing the loop into phase lock.

想知道普通PD实现锁定的过程和PFD的区别在哪，为什么acquisition range不如PFD？

不负时光

问题很好，不过拉扎维好像没有讨论锁定范围这个问题，可以查查资料

Jade_Zhang

不负时光 发表于 2021-12-21 09:26
问题很好，不过拉扎维好像没有讨论锁定范围这个问题，可以查查资料

新手不知道查什么，书也就拉扎维一本，其他的还没买

shangyinyin

最近也在学习锁相环，参考着说一下PD和PFD区别：
PD通常由XOR门组成，由电平触发，无法区分频率的快慢，在2pi的周期下，例如0~2pi和-2pi~0的输出电压/相位差曲线是相同的，并且在0~2pi范围内鉴相不是单调的。而PFD因为是边沿触发，所以能判断频率快慢，在0~2pi范围内对LPF充电，在-2pi~0范围对LPF放电，并且呈现单调性。

关于楼主的问题：
1、PD无法判断频率快慢，如果频率差较大，在锁定过程中，一会输出电压升高加快频率，一会输出电压降低频率降低，无法正确锁定。所以只能在接近锁定频率范围时，才能实现锁定。
2、关于PFD的鉴频和鉴相的切换：在频率差较大的时候，频率提高或者降低占主导变化，此时频率还未锁定，所以不存在锁相一说。当频率接近参考频率后，如果此时有相位差，例如输出频率滞后于参考频率，会出现小幅度的频率先提高超过参考频率，相位追赶上后再降低频率，从而达到锁频又锁相的目的。

luminedinburgh

PFD可以保证锁定时间相对可控