鎖相環（相位Locked Loop，PLL）是一個通過對輸出信號和輸入信號的相位進行比較，使這兩個信號實現同步的電路，其具有載波跟蹤、調制跟蹤、低門限等特性。這一過程涉及將相位差通過鑒相器轉換為電壓信號，然后該電壓信號經低通濾波器處理后用于控制壓控振蕩器（VCO），從而調整輸出信號的頻率。通過這種方式，輸出信號的頻率和相位持續地與輸入信號保持同步，實現閉環控制。
鎖相環的研究可以追溯到17世紀，1919年，文森特（Vincent）提出了鎖相的概念，研究出實現振蕩器之間同步的方法。20世紀30年代，無線電技術處于發展的初期階段，鎖相環的一些數學理論就已經出現。1932年，貝萊希澤（De Bellescize）提出同步檢波理論，首次公開發表了對鎖相環的描述，實現同步檢波。到1940年，鎖相環首次用于電視無線電接收機掃描同步裝置中，改善了電視圖像質量。20世紀50年代，杰斐（Jaffe）和里希廷（Rechtin）發表了包含噪聲效應的鎖相環路理論分析，解決了最佳設計問題，并將其應用于空間技術。20世紀70年代，隨著集成電路技術的發展，出現了集成的鎖相環路部件和多種專用集成鎖相環路。進入21世紀，鎖相環結構由單環向復合環發展，并朝低功耗、高頻率和寬范圍方向發展。
鎖相環由相位比較器（也稱為鑒相器）（PD）、低通濾波器（LPF）和壓控振蕩器（VCO）等部分組成，鎖相環按不同電路結構可分為模擬鎖相環、模數混合鎖相環和數字鎖相環等，按環路的帶寬可分為窄帶鎖相環和寬帶鎖相環，涉及到相位噪聲、回路帶寬、頻率調諧范圍等性能指標，廣泛應用在調制與解調、載波提取與同步、測速與測距等方面，但也存在著時鐘速度提升與誤碼率問題、鎖相環的相位誤差與失鎖風險等局限。
相關概念
同步帶：同步帶是鎖相環能夠保持鎖定狀態的頻率范圍。在鎖相環鎖定的狀態下，當輸入信號的頻率或相位緩慢變化時，由于鎖相環的自動跟蹤作用，可以在相當大的頻率范圍內保持其鎖定狀態。
捕捉帶：捕捉帶是鎖相環能夠實現捕捉的最大輸入頻差，鎖相環從失鎖狀態下進入鎖定狀態的過渡過程稱為捕捉。
歷史沿革
起源
“鎖相"的概念起源可以追溯到17世紀，荷蘭天文學家、物理學家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）首次提出了“同步振蕩器”的概念，并給出了兩個振蕩器之間出現相位鎖定的物理解釋。但因為受到當時科學技術條件的限制，這一想法并沒有引起重視。
1919年，文森特（Vincent）提出了鎖相的概念，研究出實現振蕩器之間同步的方法。20世紀30年代，無線電技術尚處于發展的初期階段，鎖相環的一些數學理論就已經出現。
1932年，法國科學家貝萊希澤（De Bellescize）公開發表了鎖相環路的數學描述和同步檢波的理論，鎖相技術才首次被用在同步接收中。他提出實現同步檢波技術的關鍵是如何產生一個本振信號，使它與同步檢波器另一個輸入的微弱載波信號保持頻率相同。同步檢波能夠在低信噪比的條件下工作，且沒有大信號檢波時導致失真的缺點，因而受到人們的關注，但由于電路結構復雜以及制造成本較高等原因，當時并沒有獲得廣泛的應用。
初步發展
1940年，鎖相環第一次用于電視無線電接收機掃描同步裝置中，改善了電視圖像質量。隨后，由杰斐和里希廷利用鎖相環路作為導彈信標的跟蹤濾波器獲得成功，第一次發表了包含有噪聲效應的鎖相環路線性理論分析的文章，同時解決了鎖相環路最優化設計的問題。
1943年，鎖相環路應用于黑白電視接收機水平同步電路中，它可以抑制外部噪聲對同步信號的干擾，從而避免了由于噪聲干擾引起的掃描隨機觸發使畫面抖動的現象，使熒光屏上的電視圖像穩定清晰。隨后在彩色電視接收機中鎖相電路用來同步彩色副載波信號，從此鎖相環路開始得到了廣泛的應用和迅速的發展。
廣泛推進
20世紀50年代，杰斐（Jaffe）和里希廷（Rechtin）發表了包含噪聲效應的鎖相環路線性理論分析的文章，解決了鎖相環路最佳設計問題，并將鎖相環路應用于空間技術領域。蘇聯在1957年發了第1顆人造衛星，同樣也是鎖相環技術首次被運用在這個領域，利用鎖相跟蹤無線電接收機才能提取到噪聲中的信號。
1964年，Enlog等首次使用He-Ne激光器進行激光鎖相的實驗，光鎖相環發展出很多種結構的實現方案。1965年，出現了利用模擬集成電路技術設計的模擬集成鎖相環，這使鎖相環成為一個低成本的電路。
隨著時代的發展，鎖相環中的相位比較器和分頻器部分開始由數字電路代替，其他部分仍為模擬電路，這種鎖相環稱為數?；旌湘i相環，并逐漸成為鎖相環的主流。1969年，Signetics公司于研發出了像NE565這種可以集成一個完整車位地鎖相環系統于一個芯片上的單片集成電路，鎖相技術的大規模應用爆發了。20世紀70年代，集成電路技術的發展，推動了集成的鎖相環路部件、通用單片集成鎖相環路以及多種專用集成鎖相環路的出現。后來隨著數字電路技術的發展，出現了全部由純數字電路構成的全數字鎖相環路以及全部功能由軟件實現的軟件鎖相環路。
1980年，霍華德·加德納（Gardner）提出了一種典型的數?；旌湘i相環——電荷泵鎖相環。1988年，約翰遜（Johnson）等設計了基于CMOS電壓控制延時的鎖相環結構，其具備動態調整時鐘周期的功能，提高了環路的穩定性，又增強了系統整體的抗噪聲的性能。1993年，賴利（Riley）等提出了小數分頻鎖相環結構，提高輸出頻率精度，這種小數分頻是通過把累加器用調制器來代替的方式完成的。
2003年，斯塔斯澤斯基（Staszewski）等提出了全數字鎖相環的完整結構，其數字特性使得它能夠達到非常短的鎖定時間，這促進了高性能處理器時鐘的發展。進入21世紀，隨著電子通信的發展，鎖相環結構也由單環結構向復合環發展，并且向低功耗、高頻率和寬范圍的方向不斷發展。
基本組成
相位比較器
相位比較器，又稱鑒相器，是將輸入相位差值轉換成電流或電壓的模塊，通常以兩個時鐘信號為輸入信號，而輸出正比于兩信號上升沿的相位差值。相位比較器輸入基準信號加到相位比較器的一個輸入端，從壓控振蕩器（VCO）輸出端反饋的信號加到相位比較器的另一個輸入端，兩個輸入信號在相位比較器中進行相位或頻率的比較，然后將比較結果作為誤差電壓輸出，該誤差電壓即為維持鎖定的直流控制電壓，因此鑒相器的兩個輸入信號間留有一定的相位差。
低通濾波器
低通濾波器是鎖相環必不可少的組成部分，它濾除相位比較器輸出信號中的高頻諧波，允許直流或低頻通過，即把相位比較器的輸出轉變為平滑的直流控制電壓。由于低通濾波器具有有限的時間常數，鎖相環鎖定不是瞬時發生的，VCO的頻率變化由低通濾波器的時間常數決定，時間常數越大，顏率變化越緩慢；時間常數越小，頻率變化越迅速。輸出頻率鎖定于輸入信號的中間頻率，而不是其瞬時值。
壓控振蕩器
壓控振蕩器（VCO）是一種可變頻率振蕩器，它的振蕩頻率受低通濾波器輸出的直流信號控制。當相位比較器的輸入端無輸入信號或噪聲時，低通濾波器輸出的直流電平等于電源電壓的二分之一，這時VCO的振蕩頻率稱為自由振蕩頻率或中心頻率（）。加入輸入信號后，如果起初VCO的振蕩頻率低于輸入基準信號頻率，濾波器的輸出就會使VCO的頻率向增高的方向變化，使VCO的振蕩頻率向輸入信號頻率接近，頻率差逐漸減小，直到兩個頻率相等，鎖相環達到鎖定。
分頻器
分頻器構成鎖相環的反饋回路，其功能是將振蕩器的高頻信號按指定的分頻倍數分頻到較低的頻率，以便和參考時鐘進行比較。對分頻器的基本性能要求是高精確度、高線性和低相位噪聲。在鎖相環中，分頻器輸入端的信號是電路中頻率最高的信號，這部分電路的功耗也是最大的。
工作原理
在鎖相頻率合成器當中，輸入信號通常是由石英晶振產生的參考信號。當壓控振蕩器的工作頻率由于某種原因發生變化時，其相位也要相應地發生變化，這種變化是在相位比較器中與輸入參考信號的相位進行比較產生的，其結果使相位比較器輸出一個與相位誤差成正比的誤差電壓，該電壓經環路濾波器取出低頻直流分量，用來控制壓控振蕩器頻率發生變化，使VCO的振蕩頻率能夠穩定在參考頻率上。PLL輸出頻率的穩定度與參考石英晶振的頻率穩定度相同。由上面過程可知，鎖相環（PLL）實質上是一個相位負反饋控制系統。在系統穩定時，有（無頻差跟蹤）；（相位差固定）。
特性
載波跟蹤特性：鎖相環路對輸入信號的相位變化而言，可等效為一個窄帶跟蹤濾波器，不但能有效地利用窄帶來濾除噪聲與干擾，而且環路輸出能跟蹤輸入信號的載波變化，從受噪聲污染的、有載波調制或抑制載波調制的輸入信號中提取出純凈的載波。
調制跟蹤特性：適當設計可使輸入信號調制頻譜落在環路的通頻帶內，那么環路輸出頻率和相位能夠準確地跟蹤輸入信號的頻率與相位的調制變化。
低門限特性：鎖相環路不像一般的非線性器件那樣，門限取決于輸入信噪比，而是由環路信噪比決定，較高的環路信噪比可取得低門限性能。因此，將環路帶寬設計成窄帶，就可把淹沒在噪聲中的微弱信號提取出來，而環路用于解調、調頻、調相信號時，可取得門限擴展效果；用于解調移相鍵控與移頻鍵控信號，可使誤碼率降低。
類型
按不同電路結構劃分
模擬鎖相環
相位參考提取電路、相位比較器、環路濾波器、壓控振蕩器、控制電路等部件全是模擬電路。這是應用較早的鎖相環。在模擬鎖相環中，最常用的相位比較器是模擬乘法器。環路濾波器是由電阻（R）和電容器（C）組成的無源低通濾波器或由RC和運算放大器組成的有源低通濾波器。壓控振蕩器有變容二極壓控管振蕩器，射極耦合多諧壓控振蕩器等。另外，由數字門電路組成的振蕩器也常歸屬于模擬壓控振蕩器，因為它的控制電壓是模擬量，振蕩頻率是連續可變的。鎖相無線電接收機、載波提取、調角信號的產生與解調等常用模擬鎖相環。
模數混合鎖相環
模數混合鎖相環采用數字相位比較器，環路濾波器、壓控振蕩器仍與模擬環相同。這種鎖相環出現初期，常被稱為數字鎖相環，可稱之為傳統的數字鎖相環。在這種鎖相環中，相位比較器的兩個輸入信號為二進制數字信號。
電荷泵鎖相環（CPPLL）是一種典型的模數混合鎖相環，常在頻率合成器中使用，也可用于提取相干載波及位同步信號，產生及解調調角信號。
數字鎖相環
數字鎖相環的全部部件都是數字電路，所有信號都是二進制的或多進制的數字信號，而且VCO的頻率不是連續可調的。數字鎖相環常用來提取位同步信號。數字鎖相環主要由相位參考提取電路、晶體振蕩器、分頻器、相位比較器、脈沖補抹門等組成。分頻器輸出的信號頻率與所需頻率十分接近，把它和從信號中提取的相位參考信號同時送入相位比較器，比較結果示出本地頻率高了時就通過補抹門抹掉一個輸入分頻器的脈沖，相當于本地振蕩頻率降低；相反，若示出本地頻率低了時就在分頻器輸入端的兩個輸入脈沖間插入一個脈沖，相當于本地振蕩頻率上升，從而達到同步。
模擬鎖相環的輸入信號是固定頻率正弦信號或正弦載波調角信號。電荷泵鎖相環的輸入信號是固定頻率矩形脈沖周期信號或脈沖載波調角信號。數字鎖相環輸入信號一般是固定碼速隨機矩形脈沖序列，它不是一個周期信號。
全數字鎖相環
全數字鎖相環是指全部以數字功能塊或以軟件為基礎構成的鎖相環，輸入和輸出信號為二進制信號。它可以用1位或n位字節來表示2n的不同狀態。全數字鎖相環已被應用于各類通信和雷達射頻無線發射機中，其核心部件數控振蕩器相比傳統的電荷泵鎖相環的壓控振蕩器有更高的精度。當鎖相環作為頻率發生器模式下，全數字鎖相環里的數控振蕩器會產生穩定的高頻信號；當鎖相環作為無線收發機的調制解調器模式下，全數字鎖相環的數控振蕩器將會產生穩定的調頻信號。
軟件鎖相環
軟件鎖相環可以認為是一個時間離散的模擬鎖相環。由于軟件鎖相環主要是算法實現，仿真也是虛擬的環境，不是一個實際的物理系統，仿真過程是程序的執行過程，其不像硬件鎖相環那樣，整個系統協同實時真實地工作。軟件鎖相環的性能很大程度上取決于所采用處理器的速度高低和指令集對復雜算法的適用程度與效率，以及設計人員算法程序的編寫水平。
采樣鎖相環
采樣鎖相環是用采樣保持電路作為鑒相器的環路，亦稱脈沖鎖相環。采樣保持電路由采樣器和保持電路兩部分組成。采樣器是一個電子開關，在采樣脈沖存在的時間內輸出被采信號的瞬時值電壓。保持電路使離散的采樣器輸出電壓變成時間上連續的階梯電壓，此電壓取決于采樣脈沖和被采信號之間的相位關系，故可作為誤差信號以控制壓控振蕩器，使環路入鎖。
按環路的帶寬劃分
窄帶鎖相環
鎖相環窄帶和自動跟蹤等特性，使得它在無線電接收機中被廣泛運用。鎖相接收機的工作就是在盡可能消除加性噪聲的前提下，對原信號進行正確重構。窄帶鎖相環輸入頻率穩定的信號時，本地振蕩器只需較少信息就可以進行跟蹤。窄帶鎖相環主要用于載波同步以及降低數字電路的時鐘抖動等應用中。
寬帶鎖相環
當鎖相環環路帶寬足夠寬時，它才能跟蹤輸入的信號。寬帶鎖相環主要用于閉環鎖相環頻率調制以及解調信號，其中控制電壓就是解調輸出的信號。
按反饋回路劃分
整數分頻鎖相環
鎖相環在未鎖定的情況下，鑒頻鑒相器比較參考信號和經分頻后的信號輸出兩者之間的相位誤差信號。經過反饋，環路可以實現參考信號相位與反饋信號相位保持鎖定，因此，參考信號頻率必須等于分頻后信號的輸出頻率，則存在壓控振蕩器輸出頻率是輸入參考頻率N倍的鎖定關系，即，這就是整數分頻鎖相環，該類型環路結構簡單，噪聲性能較好，缺點是整數鎖相環的頻率分辨率較低，當電路有高精度要求時，無法達到設計要求。
小數分頻鎖相環
若要求輸出頻率精度更高時，一般選用小數分頻型鎖相環，其電路結構在電荷泵鎖相環的基礎上多了由調制器控制的雙模分頻器模塊。調制器由1個調制器和1個積分器構成，采用該結構，可以得到較高頻率分辨率、把低頻噪聲推到高頻處以實現噪聲整形或者調制。
按鑒頻鑒相器的實現方式劃分
電荷泵鎖相環
電荷泵鎖相環是一種鑒頻鑒相器適用于方波輸入信號的鎖相回路。該類型鎖相環的特點是可以快速的鎖定到輸入信號的相位，達到很低的穩態相位誤差。因此，該類型鎖相環被廣泛地應用于各類型汽車傳感器中，成為音頻、視頻、通信、導航等各種裝置的重要組成部分。
非電荷泵鎖相環
非電荷泵鎖相環是是一種不包含電荷泵模塊的鎖相環系統。與電荷泵鎖相環相比，非電荷泵鎖相環采用無源超前-滯后濾波器，環路增益在起始處只有一個極，鑒相器輸出一個電壓驅動環路濾波器。
工作狀態
工程上使用的鎖相環有三種工作狀態，即鎖定狀態、線性跟蹤狀態和失鎖狀態，不同用途的鎖相環應工作在不同狀態。在鎖相頻率合成器中，鎖相環工作在鎖定狀態；在鎖相無線電接收機、鎖相調制、鎖相解調及鎖相環相于載波提取等用途中，鎖相環工作在線性跟蹤狀態；在反饋信號與輸入信號的載波不相等時，鎖相環處于失鎖狀態。
鎖定狀態
鎖定狀態指的是環路頻差為零的穩定狀況，在此狀態下，控制電壓與誤差電壓保持為直流形式，而相位誤差則維持為一個恒定的值。環路要達到鎖定狀態，必須滿足其固有的頻差必須小于環路的捕捉帶的前提條件。由于環路的捕捉帶是一個正值，而固有頻差既可以是正值也可以是負值，因此，更準確的表述應該是固有頻差的絕對值必須小于環路的捕捉帶。
當環路成功鎖定后，控制電壓會起到關鍵作用，將壓控振蕩器的頻率平均值精確地調整到與輸入信號的頻率平均值一致。但并不代表實現了零相位誤差的完全鎖相，實際上，恒定的相位誤差或起伏的相位誤差在鎖相環中都是可能存在的。
線性跟蹤狀態
當環路處于平均頻差為零，且相位誤差在相位比較器的線性范圍內變化時，這種狀態被稱為線性跟蹤狀態。在此狀態下，反饋信號與輸入信號共享相同的載波頻率，但它們的瞬時頻率并不相等，即環路頻差不為零，相位誤差不為常數。此時，相位比較器處于線性工作狀態。
在線性跟蹤狀態下，鎖相環的輸入信號可以是固定頻率信號，也可以是調角信號或其他具有一定帶寬的信號，而其輸出信號則表現為調角信號。此外，環路的控制電壓及誤差電壓在這種狀態下都是交流信號。理論上，雖然存在一種非線性跟蹤狀態，即平均頻差為零但相位誤差超出相位比較器線性范圍的狀態，但這并非鎖相環的正常工作模式。
失鎖狀態
當環路的反饋信號與輸入信號的載波不相等時，環路既不是鎖定狀態也不是跟蹤狀態，稱此狀態為失鎖狀態。失鎖狀態下，環路無法正常工作。
優缺點
優點
高精度和穩定性：鎖相環能夠在各種電能質量問題下對輸入信號的屬性進行快速精確估計，為并網電力汽車傳感器的檢測和控制提供有效、可靠的基準。
抗干擾能力強：通過改進型二階反常積分器（SOGI）結構，鎖相環能夠消除直流分量影響，并通過多個并聯達到消除低次諧波干擾的目的。
適應性強：鎖相環能夠滿足系統變頻的要求，即使在相位和頻率發生變動時仍能有效地鎖定相位。
高集成度和靈活的配置性：全數字鎖相環（ADPLL）擁有較高的集成度、靈活的配置性和快速的工藝可移植性，可以解決模擬集成電路中的一些瓶頸問題。
低功耗設計：隨著集成電路工藝節點的不斷降低，低功耗成為設計的重要挑戰。鎖相環的設計也趨向于超低功耗，以提高系統的續航能力。
缺點
設計復雜性：傳統鎖相環的設計比較復雜，涉及到坐標變換等步驟，這增加了設計的難度。
動態性能受限：基于d-q變換的鎖相環在電壓不平衡和畸變時動態過程較差。
對電網故障敏感：鎖相環基于正常運行工況設計，一般不考慮電網故障時的特性，這可能影響其在實際應用中的性能。
資源占用大：數字三相鎖相環中含有大量乘法運算和三角函數運算，占用大量的硬件邏輯資源。
噪聲問題：盡管有些設計采用了差分對輸入形式的延時單元來抑制電源噪聲，但在某些情況下，鎖相環仍然面臨相位噪聲的問題。
性能指標
應用
調制與解調
鎖相環路在通信、雷達、導航、儀表測量、遙測與遙控等系統的相干調制解調中有著非常廣泛的應用。如用以解調模擬的調幅（AM）、調頻（FM）與調相（PM）信號；解調數字的振幅鍵控（ASK）、移頻鍵控（FSK）與移相鍵控（PSK）信號；在測遙控等空間通信系統中，常用于解調N個正弦副載波與L個方波副載波組合調制的信號；在數字衛星通信系統中，使用反調制環路可獲得快速捕捉與移相鍵控信號相干解調相結合的良好性能。
例如，針對電磁輻射調制信號識別所需數據采集問題，可設計出一種基于鎖相環的可編程幅移鍵控調制信號源的生成方法。設計的ASK調制信號源可實現頻率可變、碼元可變、功率可變和可編程控制功能，解決了實時便捷數據采集的問題，也可用于電磁輻射調制信號類型檢測的驗證。
載波提取與同步
在相干解調技術中，要求在接收端提供一個參考載波，此載波應與信號載波同步。從接收信號中提取相干載波（或稱載波同步）有兩種基本的方法。一種是在發送信號的同時，輔助傳送一個載波信號，稱為插入導頻法。插入導頻可用一般的窄帶濾波器提取。由于載波跟蹤環路具有良好的窄帶特性而常被采用。另一種方法是直接從已調信號中提取，稱為直接法。在移相鍵控信號和抑制載波的雙邊帶信號中并不含有載頻分量，用普通的鎖相環路無從提取，要設計特殊的鎖相環路，即所謂抑制載波跟蹤環路，才能完成從中提取載波的功能。
例如，在鎖相環研究的基礎上，為了克服平方鎖相環法提取載波存在的180°的相位含糊問題，可用相對相移平方鎖相環法來實現從2DPSK信號中提取相干載波，從工程角度補充完善了載波提取的電路結構，消除了頻移載波信號的誤鎖問題，同時構成了幾種鎖相環路用來進行提取載波并產生位同步信息。
測速與測距
鎖相環路在空間通信與導航等系統中，廣泛地用來測定飛行器、飛機與艦船的速度與位置。從國際發射第一顆人造衛星開始，就使用了窄帶鎖相跟蹤無線電接收機接收衛星發回地面的微弱信號，測定多普勒頻移，確定衛星的運行速度與軌道。鎖相環路的窄帶濾波與跟蹤特性，最適宜于用來接收信噪比很低的微弱信號，實現遙測遙控、提取多普勒信息、測定移動目標的速度與位置。通常，應用上有鎖相接收機，測距跟蹤環路與鎖相相干應答器等。
例如，為了解決傳統單頻連續波只能測量車輛速度，不能測量車輛的距離的問題，可設計一種基于鎖相技術產生調頻信號，利用小數分頻器adf4159來產生調頻連續波，經過電路仿真能滿足系統技術指標，具有鎖相時間快、功耗低、頻率穩定等特點。從而達到速度和距離測量的目的。
數據存儲
近代許多小型直流電動機（包括有刷或無刷直流電動機）在應用時通常需要精確的速度控制。在數據存儲設備，如磁盤驅動、盒式錄音磁帶驅動、光盤驅動或高級音像設備，為了提高存儲密度，要求記錄媒體通過讀/寫頭時有精確的速度。這些設備的驅動電動機轉速往往要求與某一基準頻率嚴格同步，或多臺電動機轉速同步，或保持以一個確定速比同步運轉，在這種場合下，常采用鎖相環速度數字技術。
挑戰
時鐘速度提升與誤碼率問題：隨著現代通信系統的快速發展，系統時鐘由Hz到MHz，再到GHz級。但是時鐘速度的提高也使得相位噪聲和抖動從在模擬設計中不可忽視轉變到在數字芯片以及電路板的設計中造成其性能的損耗。在高速系統中，時鐘或者振蕩器波形存在一定時延的定時誤差。這些定時誤差會導致數字I/O口的最大速率無法達到所設計的額定速率，從而導致通信鏈路的誤碼率增大。
鎖相環的相位誤差與失鎖風險：當環路成功鎖定后，控制電壓將VCO頻率的平均值調整到與輸入信號頻率的平均值完全一致。這意味著振蕩器針對輸入信號的每個周期都能精準地輸出相應的周期。然而，鎖相并不意味著相位誤差被完全消除，在鎖相環中，可能會存在穩定的相位誤差或相位誤差的波動，一旦這些誤差過大，可能會打破環路的鎖定狀態，導致失鎖現象的發生。
鎖相環頻率合成器的速度限制：鎖相環利用相位負反饋原理使振蕩器反饋頻率和參考頻率嚴格一致且相位相差一個固定常數，以頻率再生的形式實現頻率合成。與直接型和數字型合成器比較，鎖相環頻率合成器是閉環結構，速度慢是它的固有特性。
發展趨勢
全數字化：隨著數字技術的不斷發展，全數字鎖相環的應用范圍也更加廣泛。全數字鎖相環具有比模擬鎖相環更多的優點，它可以解決模擬鎖相環中設計復雜性較高、可移植性較差和對噪聲十分敏感等問題。對于系統芯片而言，系統運行速度和功耗是衡量其性能優劣的重要指標之一，因此從該方面入手可進一步改善鎖相環全數字化的技術進步，例如基于流水線技術的全數字鎖相環能夠提高鎖相系統的運行速度，降低系統功耗，也可實現數字濾波器參數的動態調節，從根本上解決提高鎖相速度與增強系統穩定性之間的矛盾。
高性能與低功耗：在保持或提升性能的同時，降低系統的功耗也是鎖相環發展的一個重要方向。例如，通過優化設計減小系統延遲和總功耗，以及針對數字射頻前端設計并實現快速鎖定ADPLL頻率合成器，有效減小ADPLL的鎖定時間，同時降低功耗。
快速鎖定與高精度：提高鎖相環的鎖定速度和精度是另一個重要的發展方向。例如，基于流水線技術的全數字鎖相環能夠加快鎖相速度，增強系統的穩定性。
光鎖相環：光學鎖相環是電鎖相環在光學領域的拓展，利用了鎖相環的頻率相位鎖定跟蹤特性，其實質是在光頻段對信號光進行的鎖相，頻率范圍變化更大，所以相比于電鎖相環，光鎖相環對頻率捕獲的要求更高，且必須具備寬范圍、精密鑒相性能等。研究零差相干光鎖相技術以提高接收系統靈敏度，可通過光鎖相選型、關鍵器件優化選取等方式對影響鎖相環性能的因素進行有效抑制，提高鎖相環性能。
代碼示例
在Cpu.c文件中找到EntryPoint函數，編寫如下PLL的初始化函數即可實現采用時鐘源信號作為系統時鐘。
參考資料 >
鎖相環.中國大百科全書.2024-05-20