锁相环技术主要应用在三个方面：信号频率合成电路、信号调制解调、信号调 频解调。这是锁相环的集中使用领域，换言之，在这些领域锁相环技术发展的较为成 熟。在电机调速领域，锁相环的应用也有着不短的历史。上世纪七十年代之后，锁相 环才真正的应用到电机调速控制领域。

不同于一般的模拟锁相控制系统，电动机锁相控制系统具有调速精度高、给定 信号精度高和易于程序实现和计算机控制等优点。其实早在 60 年代初，就研发成功 了第一台商用电动机控制锁相环路（PLL）系统，由科尔摩根公司研发 ，并取名“s-1 伺服”，由于对新系统伺服补偿的繁琐性及试探估算的工作量大不能满足不同用户需 求，于 1970 年便退出了历史舞台。锁相伺服系统再次引起重视在 1977 年，之后又经 历了几个关键的发展阶段，促使了锁相伺服技术的成熟。完善系统阶段：采用速率阻 尼稳定系统，用运动的位置伺服系统替代传统的伺服系统观点。频率锁定环路的产生 将该技术向前进一步发展，相频检测器被带有数模转换器可逆计数器取代。随着人们 对锁相环路的认识不断深入，将积分引入了速度伺服系统并不断发展。到了现在，相 技术广泛应用于录音机、摄像机、造纸机、计算机外围设备、天文卫星观测等等的单 机或多机同步传动系统中。自适应控制和微型计算机控制已然实现[7]。

1。3 研究的目的和意义

自锁相环技术被提出以来，获得了广泛的使用，也显示了其巨大的使用价值。广 泛应用于通信领域、航空航天、伺服系统等领域，小到录音机、摄像机、电视机生活 中随处可见电子产品，大到航天飞行器、卫星观测站等高精尖科技，均有锁相环技术 的应用，产生巨大的经济和社会效益。早期的锁相环伺服系统均有模拟电路的存在， 虽然稳态精度有所提高，但是在抗扰能力和动态性能方面有明显的不足。EDA 技术 的飞速发展，可编程器件的广泛使用，微处理器高度集成技术促成了锁相环全数字化 的未来发展趋势。

环路的锁定时间和环路的稳定性、抗扰能力之间矛盾是本设计的技术难点，如 果追求环路的锁定时间短，就要牺牲系统的抗干扰能力；如果系统设计对抗干扰能力 方面有特殊的要求，那么就要相应的放宽锁定时间。根据系统设计要求，进行取舍。 以 FPGA 技术为代表的 EDA 技术，又是一种快速高效的电子设计自动化技术，不仅 推进了硬件设计发展到了新的阶段，而且是当今电子设计的主流工具[6]。FPGA 技术、 锁相环技术、自动控制等技术的使用，设计出系统性能优良的调速系统具备较强的综 合性和挑战性，有利于培养个人的动手实践和创新能力。综于此，基于 FPGA 全数字 锁相环调速系统的设计就具有的较强的意义。

1。4 国内外的研究现状

1。5 论文的主要内容及章节安排

本文的主要研究内容：在锁相环的和电机控制理论的基础上， 对全数字锁相环 调速系统进行了探究， 确定了以 FPGA 片内资源产生 PWM 参考波，鉴相器、变模 K 加减计数器实现的环路滤波器、脉冲加减电路和 N 分频电路构成的数控振荡器的 全数字锁相环并以此形成进行电机调速的软件实现方案。进行相关数学模型分析，并 在包含 CycloneII 核心板和 H 桥驱动的直流电机模块的实验平台上进行调试，验证设 计。文献综述

章节安排： 第一章绪论。主要对锁相环的发展史以及在调速领域应用的介绍，本课题研究在国内外的研究现状以及进行此课题研究设计的意义所在，在了解了相关背景下，对本 论文行文安排做了简要介绍。