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第1章 简介1

1.1 PLL的性质1

1.1.1 带宽1

1.1.2 线性2

1.2 本书结构2

1.3 文献及注释3

1.3.1 推荐书目3

1.3.2 技术文集4

1.3.3 杂志专刊4

第2章 模拟PLL的传递函数5

2.1 基本传递函数5

2.1.1 基本单元电路的传递函数5

2.1.2 合成的传递函数6

2.1.3 特征方程7

2.1.4 命名法、系数和单位7

2.2 二阶PLL8

2.2.1 环路滤波器8

2.2.2 阶数和类型9

2.2.3 环路参数10

2.2.4 频率响应12

2.3 其他环路阶数和类型16

2.3.1 环路增益K的一般性定义16

2.3.2 1类PLL举例18

2.3.3 2类PLL举例20

2.3.4 更高类的PLL23

参考文献23

第3章 图示法24

3.1 根轨迹图24

3.1.1 根轨迹图的描述24

3.1.2 稳定性判据27

3.1.3 1类PLL的根轨迹27

3.1.4 2类PLL的根轨迹27

3.1.5 3类PLL的根轨迹28

3.1.6 高阶PLL的根轨迹29

3.1.7 环路延迟对根轨迹的影响31

3.2 伯德图31

3.2.1 不同的图示方法31

3.2.2 稳定性32

3.2.3 1类PLL的伯德图33

3.2.4 2类PLL的伯德图34

3.2.5 3类PLL的伯德图38

3.3 奈奎斯特图39

3.4 尼科尔斯图40

3.4.1 稳定性准则40

3.4.2 M等值线40

3.4.3 尼科尔斯图举例41

3.5 闭环频率响应曲线42

附录3A 根轨迹的特点43

3A.1 根轨迹的分支43

3A.2 轨迹在实轴上的部分43

3A.3 轨迹与轴的交点44

附录3B 开环传递函数G（s）的形式45

3B.1 比例加积分环节46

3B.2 高频环节48

3B.3 计算49

附录3C 闭环频率响应49

3C.1 频率响应公式49

3C.2 频率响应图举例50

参考文献52

第4章 数字PLL：传递函数与相关工具53

4.1 数字PLL的特性53

4.2 数字传递函数54

4.2.1 数字PLL的结构54

4.2.2 差分方程54

4.2.3 环路单元的z变换56

4.2.4 环路滤波器56

4.2.5 环路传递函数57

4.2.6 极点与零点58

4.3 环路稳定性59

4.3.1 1类DPLL59

4.3.2 2类DPLL60

4.3.3 3类DPLL60

4.4 根轨迹图60

4.4.1 1类DPLL的根轨迹61

4.4.2 2类DPLL的根轨迹62

4.4.3 3类DPLL的根轨迹64

4.5 DPLL的频率响应：公式推导65

4.6 伯德图和尼科尔斯图66

4.6.1 伯德图基础66

4.6.2 伯德稳定性判据67

4.6.3 DPLL伯德图举例67

4.6.4 尼科尔斯图举例69

4.7 DPLL的连续时域近似71

4.8 频率响应举例71

4.8.1 延迟的影响71

4.8.2 带宽的影响72

4.9 环路中的低通滤波器73

4.9.1 无限冲击响应低通滤波器73

4.9.2 有限冲击响应低通滤波器75

附录4A 数字锁相环的稳定性76

4A.1 1类DPLL77

4A.2 2类DPLL77

参考文献80

第5章 跟踪81

5.1 线性跟踪81

5.1.1 稳态相位误差81

5.1.2 瞬态响应83

5.1.3 正弦角调制的响应92

5.2 非线性跟踪：锁定极限94

5.2.1 检相器的非线性94

5.2.2 稳态极限94

5.2.3 瞬态极限96

5.2.4 调制极限99

参考文献102

第6章 加性噪声的影响103

6.1 线性操作103

6.1.1 检相器的噪声模型103

6.1.2 噪声传递函数107

6.1.3 噪声带宽108

6.1.4 PLL的信噪比109

6.1.5 最优值110

6.2 非线性操作110

6.2.1 观察到的行为111

6.2.2 相位误差的非线性分析113

6.2.3 概率密度和方差113

6.2.4 周期滑步114

6.2.5 实验结果和仿真结果115

6.2.6 近似分析115

6.2.7 其他特点116

参考文献117

第7章 相位噪声的影响119

7.1 相位噪声的性质119

7.1.1 振荡器模型119

7.1.2 忽略振幅噪声120

7.1.3 方差120

7.1.4 非平稳性120

7.2 相位噪声谱121

7.2.1 理论谱WVO（f）121

7.2.2 归一化谱？（△f）122

7.2.3 RF谱WRF（f）和PRF（f）122

7.2.4 相位噪声谱Wφ（f）124

7.2.5 频率噪声谱Wω（f）126

7.2.6 相位噪声谱举例126

7.3 相位噪声谱的性质127

7.3.1 典型的连续谱128

7.3.2 Wφ（f）的意义128

7.3.3 对频谱显示的解释129

7.3.4 Wφ（f）与？（△f）的关系131

7.4 相位噪声的传播132

7.4.1 相位噪声在辅助器件中的传播132

7.4.2 相位噪声在PLL中的传播134

7.5 PLL中的积分相位噪声134

7.5.1 基本公式135

7.5.2 过大的相位噪声135

7.5.3 对相干解调的影响135

7.5.4 带宽的权衡135

7.5.5 积分136

7.5.6 一个悖论137

7.5.7 谱线的积分138

7.5.8 相位噪声的规范138

7.6 定时抖动139

附录7A 硬限幅器中的干扰分析139

附录7B 未跟踪相位噪声的积分140

7B.1 积分步骤140

7B.2 积分结果140

7B.3 讨论142

附录7C PLL相位噪声的数值积分142

7C.1 积分相位噪声的定义和应用142

7C.2 数据格式143

7C.3 数据调整143

7C.4 数据的滤波144

7C.5 数值积分145

附录7D 相位噪声谱中离散谱线的积分146

附录7E 定时抖动147

7E.1 抖动的定义147

7E.2 PLL中的抖动148

参考文献150

第8章 锁相捕获152

8.1 主要特点152

8.2 相位捕获152

8.2.1 一阶环路152

8.2.2 挂停154

8.2.3 锁入155

8.2.4 辅助相位捕获156

8.3 频率捕获157

8.3.1 频率拉入157

8.3.2 频率扫描162

8.3.3 借助鉴频器的频率捕获166

8.3.4 鉴频器的实现169

8.4 其他问题170

8.4.1 锁定指示器170

8.4.2 宽带法171

8.4.3 环路记忆法172

参考文献172

第9章 振荡器174

9.1 要求的性质174

9.2 振荡器的种类174

9.3 振荡器的相位噪声：简化方法175

9.3.1 Leeson模型175

9.3.2 振荡器的设计原则177

9.3.3 相位噪声谱举例177

9.3.4 Leeson模型的不足179

9.4 振荡器的分类179

9.5 振荡器中的相位噪声：深入分析181

9.5.1 冲击敏感函数182

9.5.2 相位噪声的非线性分析183

9.6 其他扰动185

9.7 振荡器的调谐类型186

9.7.1 连续调谐振荡器186

9.7.2 离散调谐振荡器187

9.8 模拟VCO的调谐189

9.8.1 调谐曲线189

9.8.2 调谐方法190

9.8.3 调谐速度193

参考文献193

第10章 检相器199

10.1 乘法器检相器199

10.1.1 开关检相器：原理199

10.1.2 开关检相器：举例201

10.1.3 混合变压器PD204

10.1.4 非正弦s曲线205

10.2 时序检相器205

10.3 相频检测器207

10.3.1 PFD的结构207

10.3.2 PFD中的延迟209

10.3.3 PFD的状态图210

10.3.4 PFD的s曲线211

10.3.5 PFD的频率检测212

10.3.6 PFD延迟的影响212

10.3.7 边沿的多出和丢失213

10.3.8 PFD用作锁定指示器214

10.4 检相器在噪声中的行为214

10.4.1 带通限幅器215

10.4.2 检相器的噪声阈值216

10.4.3 噪声中的s曲线形状216

10.4.4 抖动与s曲线形状的关系218

10.5 两相（复数）检相器218

附录10A 由检相器纹波引起的相位调制220

10A.1 纹波的模型220

10A.2 分析的基础220

10A.3 纹波举例221

10A.4 纹波滤波器222

参考文献222

第11章 环路滤波器225

11.1 有源与无源环路滤波器225

11.2 DC偏移225

11.3 瞬时过载226

11.3.1 PD纹波引起的过载226

11.3.2 捕获中的过载227

第12章 电荷泵锁相环228

12.1 电荷泵的模型228

12.2 环路滤波器229

12.3 静态相位误差230

12.4 稳定性问题231

12.5 非线性232

12.6 纹波抑制234

12.7 近期进展236

参考文献236

第13章 数字（采样）锁相环238

13.1 准线性PLL238

13.1.1 数控振荡器238

13.1.2 混合检相器241

13.1.3 复信号数字检相器243

13.1.4 数字数据接收器中的DPLL244

13.1.5 环路稳定性248

13.2 量化248

13.2.1 来自相关研究的经验248

13.2.2 混合PLL中的量化249

13.2.3 频率（NCO）量化的影响249

13.2.4 检相器和积分器的量化263

13.3 非线性PLL264

13.3.1 非线性PLL的结构264

13.3.2 PLL各单元的操作266

13.3.3 PLL状态图268

13.3.4 非线性PLL的操作270

13.3.5 2类非线性PLL273

13.3.6 加性噪声的影响274

13.3.7 用于位同步器276

附录13A 多速率DPLL的传递函数276

13A.1 关于符号的说明277

13A.2 检相器的操作277

13A.3 累加转储电路和环路滤波器277

13A.4 保持操作278

13A.5 NCO、相位旋转器和M∶1下采样278

13A.6 传递函数280

13A.7 保持滤波器的传递函数281

参考文献281

第14章 异常锁定284

14.1 边带锁定284

14.1.1 周期性调制285

14.1.2 循环平稳调制285

14.1.3 混叠锁定288

14.2 谐波锁定288

14.3 寄生锁定289

14.4 假锁定290

14.4.1 IF滤波器的分析291

14.4.2 假锁定的根源293

14.4.3 假锁定的性质295

14.4.4 假锁定的补救办法297

14.5 PLL链路中的锁相失败299

参考文献300

第15章 PLL频率合成器302

15.1 合成器的结构302

15.1.1 基本结构302

15.1.2 其他结构303

15.2 分频器305

15.2.1 模拟分频器305

15.2.2 数字计数器用作分频器305

15.3 分数N计数器306

15.3.1 双模计数器306

15.3.2 带有模拟补偿的分数N锁相环307

15.3.3 带有Delta-Sigma调制器的分数N锁相环310

15.4 噪声在PLL中的传播312

15.4.1 振荡器噪声的传递函数312

15.4.2 带宽的权衡314

15.4.3 其他噪声源316

参考文献318

第16章 锁相调制器与解调器322

16.1 锁相调制器322

16.1.1 调制器基础322

16.1.2 用调制对PLL进行测量323

16.1.3 Delta-Sigma PLL调制器324

16.2 锁相解调器324

16.2.1 PLL用于AM解调324

16.2.2 相位解调326

16.2.3 频率解调328

16.2.4 FM噪声329

16.3 FM阈值330

16.3.1 阈值的特征描述331

16.3.2 FM尖峰331

16.3.3 PLD的喀呖声333

16.3.4 形式上的优化338

16.3.5 修改后的PLD340

16.3.6 FM PLD阈值总结342

参考文献342

第17章 锁相环的其他应用344

17.1 数据信号的同步344

17.2 网络时钟344

17.3 各种锁相振荡器345

17.3.1 振荡器的稳定方法345

17.3.2 倍频器PLL346

17.3.3 频率搬移PLL346

17.4 电视接收机中的PLL349

17.5 数字系统中的PLL349

17.5.1 定时歪斜的补偿349

17.5.2 抖动衰减电路350

17.6 PLL用于电机速度控制351

17.6.1 基本工作原理351

17.6.2 机电结构的考虑352

17.6.3 其他结构352

参考文献353

索引355