一種數(shù)字鎖相環(huán)的FPGA實(shí)現(xiàn)

李荃　項(xiàng)順祥　黃麟舒

摘要：本文介紹了一種數(shù)字鎖相環(huán)的FPGA實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單介紹了鎖相環(huán)的基本原理，并對(duì)每一模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，最后通過(guò)仿真驗(yàn)證了其性能。

關(guān)鍵詞：數(shù)字鎖相環(huán)；FPGA；ModelSim

中圖分類號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）02-0083-02

隨著科技的發(fā)展，產(chǎn)品的信息化數(shù)字化程度越來(lái)越高，數(shù)字電路的應(yīng)用也是越來(lái)越廣泛，而鎖相環(huán)是絕大部分?jǐn)?shù)字電路的必備模塊，信號(hào)的運(yùn)算、傳輸、存儲(chǔ)都應(yīng)用到了鎖相環(huán)技術(shù)，因此鎖相環(huán)設(shè)計(jì)的好壞，直接對(duì)產(chǎn)品整體性能產(chǎn)生影響。從1965年第一片集成電路鎖相環(huán)誕生，廣泛應(yīng)用于廣播電視領(lǐng)域，當(dāng)時(shí)的鎖相環(huán)是純模擬電路，利用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)鑒相，隨著數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，在20世紀(jì)70年代慢慢出現(xiàn)了數(shù)字鎖相環(huán)，因其在數(shù)字化、集成化以及低功耗方面的優(yōu)勢(shì)，得以迅速發(fā)展。本文介紹了一種數(shù)字鎖相環(huán)的FPGA實(shí)現(xiàn)。

1 鎖相環(huán)基本原理

鎖相環(huán)（Phase Locked Loop，PLL）本質(zhì)上是一個(gè)閉環(huán)相位負(fù)反饋控制系統(tǒng)，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，鎖相環(huán)的實(shí)際電路可能是多種多樣的，但是一個(gè)典型的鎖相環(huán)電路都應(yīng)包含這如圖1所示三個(gè)模塊：鑒相器（Phase Detector，PD），環(huán)路濾波器（Loop Filter，LF）、壓控振蕩器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）[1]。

鑒相器將輸入的周期信號(hào)與壓控振蕩器輸出的信號(hào)的相位進(jìn)行比較，鑒相器輸出一個(gè)與相位誤差成正比例關(guān)系的電壓信號(hào)，誤差電壓信號(hào)輸入到環(huán)路濾波器，輸出一個(gè)直流的控制電壓來(lái)對(duì)壓控振蕩器的輸出頻率進(jìn)行控制，通過(guò)反饋電路使輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的相位差控制在一個(gè)比較小的區(qū)間?！?br>