而除了这个用途外，PLL还可以广泛使用在许多不同的通信应用中，例如电视机、音调译码器(tone decoder)、遥测接收器(telemetry receiver)、调制解调器及数据同步器等。这些应用中有许多会在通信电子课程里学习到。事实上，有完整专门的书籍深入介绍关于PLL的操作、分析及应用等。本节将重点放在PLL基本概念的介绍，我们将让你对PLL工作原理有直觉上的理解，也让你了解如何将PLL应用在FM解调制上。另外，我们会介绍一个特殊的PLL集成电路元件。
    在学完本节后，我们应该能够：说明锁相回路( PLL)的基本概念；绘出PLL的基本框图；参与讨论相位检测器(phase detector)并说明其功能；说明VCO朐用途；解释低通滤波器的用途；解释锁定范围(lock range)及捕捉范围(capture range)的意义；参与讨论LM565 PLL的相关性质以及如何使用它组成FM解调制器。
   1.PLL的基本观念
    锁相回路(PLL)是由相位检测器(phase detector)、低通滤波器、电压控制振荡器(VCO)所组成的反馈电路。不过，有些PLL回路会包含放大器，而在另一些应用电路里，可能不需要使用滤波器。
    PLL能够锁定进入回路的信号相位，或是与进入回路的信号同步。当进入回路的信号相位改变时,代表频率发生变化，此时相位检测器的输出电压会适当的增加或是变小，使得VCO的频率与进入回路的信号相同。如图17.43所示为基本PLL的框图。

                    
    PLL的基本工作原理如下：相位检测器会比较进入回路的信号Vi与VC()输出信号Vo之间的相位差。当进入回路的信号频率^与VCO输出信号的频率fo不同时，两个信号之间的相位角也会不同。相位检测器与滤波器的输出电压会正比于两个信号间的相位差。这个按比例变动的电压会输入VCO，强迫VCO的输出频率移向输入信号频率，直到两者相等力止。此时PLL即锁定为进入回路的信号频率。如果fi改变，相位差也会跟着改变，这将强迫VCO追踪进入回路信号的频率。
   2.相位检测器
    PLL内的相位检测电路基本上是一个线性倍增器。下面的分析将说明它在PLL内部的工作原理。进入回路的信号Vi及VCO信号Vo送到相位检测器的输入端，这两个信号可以表示为
                      υi=Visin(2πfit+θi)
                      υo=Vosin(2πfot+θo)
其中θ1和θ2分别为两个信号的相对相位角。相位检测器将两个信号相乘，并产生差频率以及和频率的输出信号Vd，过程如下：

     
    当PLL锁定信号时，   fi=fo
    而且       2πfit=2πfot
    所以，检测器的输出电压为

      上式中的第二个余弦函数为fi的第二谐波(2×2πfit)，会被低通滤波器滤除。由滤波器所输出的VCO控制
电压可以表示如下：
                        Vc=ViVo/2×cosθe    (17.4)

    其中θe=θi-θo，而θe即为相位误差(phase error)。因此滤波器的输出电压值会正比于进入回路信号与VCO输出信号之间的相位差，并且可以利用这个电压来控制VCO。整个过程如图17. 44所示。
   3.电压控制振荡器
    电压控制振荡器有很多种形式。无论是哪一种，大部分使用于PLL的VCO都是根据可变电抗(variable reactance)的工作原理，就是使用变容二极管作为电压控制可变电容器。
    变容二极管的电容量与反向偏压的大小成反比。其电容值随着反向偏压的增大而减小，反之亦然。
    在L中，反馈到VCO的控制电压形成VCO内变容二极管的反向偏压。根据下列公式可知，RC振荡器的振荡频率与电容值成反比：   fo=1/2πRC
而振荡器的振荡频率则为           fo=1/2πLC
    由上述公式可知，频率随着电容值的减小而增加，反之亦然。
    当反向偏压（控制电压）增加时，电容值将减小。因此，增加VCO的控制电压会使频率增加，反之亦然。如图17. 45所示为基本VCO的工作情形。图17. 45(b)则显示在额定控制电压Uc(nom)下，振荡器将工作于额定或自发振荡频率( free-running frequency)fo(nom)。将Vc增加到超过额定值，会迫使振荡器频率增加；而将Vc减少到低于额定值，会迫使振荡器频率减小。当然，如图中所示整个运作过程受到最小值与最大值的限制。VCO的转换函数(transfer function)或者变换增益(conversion gain)K，通常是以控制电压的每单位改变量所对应的频率变化量来表示     K=△fo/△Vc

               
   4.基本PLL工作原理
    当PLL锁定时，进入回路的信号频率fi与VCO频率fo会相等。然而，它们之间永远存在一个相位差，称为静态相位误差(static phase error)。相位误差鼠是能够使PLL保持锁定的参数。我们已经知道，从相位检测器的输出电压正比于θe(式(17.4))。这个电压能控制VCO的频率，而且其值刚好可以让fo=f1。
如图17. 46所示为PLL与两个频率相等但相位差为臼。的正弦波信号。在此条件下，PLL处于锁定状态，而且VCO控制电压是固定值。如图17.47所示，假设fi变小，θe会增加到θe1。θe的增加量被相位检测器感测到，使得VCO控制电压减少，因此fo开始减小直到fo= fi，然后使PLL保持在锁定状态。如图17.48所示，假设fi增加，则晚减少到θe1，θe的减小量会导致VCO控制电压增加，因此fo会开始变大直到fo=fi，然后使PLL保持在锁定状态。

      
    (1)锁定范围
    一旦PLL锁定，它会开始追踪输入信号的频率变化。PLL可以保持在锁定状态的频率范围称为锁定范围(lock range)或追踪范围。锁定范围的限制为VCO的最大频率偏移量，以及相位检测器的输出限制。锁定范围与低通滤波器的频宽无关，这是因为当PLL处于锁定状态时，差频率（fi-fo）为零或极小的瞬间值，因此会安全地落于此频宽范围内。锁定范围通常以VCO频率的某个百分比加以表示。
    (2)捕捉范围
    假设PLL不是处于锁定状态，PLL能够达到与输入信号锁定的频率范围称为捕捉范围(capture range)aPLL要达到锁定状态需要两个基本条件。第一，差频率（fi-fo）必须低到足够落在滤波器的频宽内。也就是说，进入回路的信号频率与VCO的额定或自发振荡频率的差距，必须不能超过低通滤波器的频宽。第二，VCO振荡频率的最大偏移量△fax，必须足以使得fo增加或减少到与工相等。这些条件的说明显示在图17,49中，MC33035PG当这些条件成立时，PLL会把VCO的频率向进入回路的信号频率“拉拢”，直到fo=fi.