你們有沒有這樣一個疑問，就是CPU的主頻怎么做到幾個GHz呢？

每一秒要給處理器幾億個脈沖，就拿11代I7處理器來說，它的基本頻率就可達2.5GHz，但在我們常規(guī)的認知中，頻率的大小取決于晶振的頻率，比如這個晶振的頻率是16MHz，那么這個芯片的工作頻率就是16MHz。那就電腦CPU來說，雖然它的主頻是2.5GHz，也就是2500MHz，但是也沒有這么高頻率的晶振。

一般常用晶振的頻率是4MHz、8MHz、16MHz等等，最高頻的晶振也才100到200MHz。那CPU的上千兆的主頻又是怎么來？

比如我們的晶振是100MHz，CPU主頻卻能上千兆，這就需要中間有鎖相環(huán)，它能把晶振的頻率進行加倍，然后再給CPU。

它的應(yīng)用極其廣泛，就拿我們熟知的STM32來說，它采用的晶振雖然是8MHz的，那我們可以把它的時鐘設(shè)置為72MHz，它就是經(jīng)過了內(nèi)部的鎖相環(huán)電路進行了九倍頻，然后我們的時鐘就從8MHz變成了72MHz。

01

鎖向環(huán)到底是什么？

PLL（鎖相環(huán)）是一個反饋控制電路，它通過反饋不斷調(diào)整環(huán)路內(nèi)部振蕩信號的頻率和相位使其跟隨外部輸入的參考信號。

當(dāng)外部輸入信號為時鐘時，PLL可作為頻率綜合器用于產(chǎn)生時鐘信號，也可以作為相位的濾波器過濾輸入信號的相位噪聲。

當(dāng)外部輸入信號為數(shù)據(jù)流時，PLL可作為數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)電路用于跟蹤恢復(fù)數(shù)據(jù)。

02

鎖相環(huán)它是怎么進行倍頻的？

首先鎖相環(huán)需要有一個參考頻率，可以是溫補晶振，也可以是恒溫晶振，更可以是衛(wèi)星授時的秒脈沖，這都是依據(jù)頻率準確度來挑選的。另外有一個輸出頻率。參考頻率為f0，輸出頻率為f1。然后f0與f1同時輸入一個叫做鑒相器的裝置中，然后將比較相位后得到的低頻信號通過低通濾波器后得到一個比較平滑的電壓值，作用在壓控振蕩器上形成輸出頻率，這個頻率就是f1，與f0同步。但此時的f0 = f1。

如果要倍頻怎么辦呢？其實很簡單，就是對輸出的f1做N分頻，分頻之后的頻率為f2，如果將分頻器劃分到壓控振蕩器的模塊中的話就比較容易理解了，及此時的f2相當(dāng)于原來的f1，即f2 = f0。那真正的壓控振蕩器輸出的頻率是多少呢？即f1 = N * f2 = N * f0，實現(xiàn)了倍頻。

其實說到這里，有的人還是沒有明白，這怎么就實現(xiàn)了倍頻了呢？秘密就在于分頻之后的頻率f2與參考頻率f0之間的相位比較。要鎖相環(huán)變得穩(wěn)定，就只要輸入的參考頻率f0與分頻后的頻率f2之間的相位差值為一常數(shù)，而這個相位常數(shù)會使鑒相器輸出不同的電壓值，經(jīng)過低通濾波器（即環(huán)路濾波器）后作用在壓控振蕩器，使輸出頻率發(fā)生改變，這樣就實現(xiàn)了倍頻了。

03

鎖相環(huán)升值必備的技能！

由于做鎖相環(huán)對于系統(tǒng)的更深理解，在職業(yè)發(fā)展中也更容易晉升為項目領(lǐng)導(dǎo)者。因為學(xué)習(xí)鎖相環(huán)會更多并且更容易接受到收發(fā)機，進而掌握整個系統(tǒng)架構(gòu)。

但很多同學(xué)在自學(xué)鎖相環(huán)的時候覺得很復(fù)雜，其實有時候?qū)W了書本理論知識，并沒有用到實際的設(shè)計電路當(dāng)中，很容易學(xué)完就忘。書本理論知識需要結(jié)合實際項目做，才能理解的更深和透徹。

移知邀請來了Kevin老師為大家講解《1節(jié)課帶你掌握PLL學(xué)習(xí)重點》，視頻放在下方，感興趣的可以點擊查看，干貨滿滿不要錯過。

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