یک حلقه قفل فاز (PLL) یک مدار الکترونیکی با یک نوسانگر ولتاژ یا ولتاژ محور است که به طور مداوم برای مطابقت با فرکانس سیگنال ورودی تنظیم می شود. PLL ها برای تولید، تثبیت، تعدیل، تخریب، فیلتر کردن یا بازیابی سیگنال از یک کانال ارتباطی "نویزدار" که در آن data قطع شده است، استفاده می شود.
به طور کلی، یک حلقه قفل فاز، یک مدار کنترل بازخورد حلقه بسته است که به فرکانس و فاز حساس می باشد. PLL یک جزء منفرد نیست، بلکه سیستمی متشکل از اجزای آنالوگ و دیجیتال است. بهتر است آن را شبیه به یک مدار تقویت کننده مبتنی بر یک تقویت کننده عملیاتی پیچیده (op-amp) در نظر بگیرید.
کاربرد اصلی حلقه قفل فاز همگام سازی سیگنال نوسان ساز خروجی با سیگنال مرجع است. حتی اگر دو سیگنال فرکانس یکسانی داشته باشند، نقطه اوج و فرورفتگی آنها ممکن است در یک مکان رخ ندهد. به عبارت ساده، آنها به طور همزمان به یک نقطه در شکل موج نمی رسند.
که به عنوان اختلاف فاز شناخته می شود، به عنوان زاویه بین سیگنال ها اندازه گیری می شود. برای سیگنال های فرکانس های مختلف، اختلاف فاز بین آنها همیشه متفاوت است، به این معنی که یک سیگنال با مقدار متفاوتی سیگنال دیگر را عقب می اندازد یا هدایت می کند.
یک حلقه قفل فاز خطاهای فاز بین فرکانس های خروجی و ورودی را کاهش می دهد. زمانی که اختلاف فاز بین این سیگنال ها صفر باشد، سیستم قفل شده است و این عمل قفل به توانایی PLL برای ارائه بازخورد منفی بستگی دارد، یعنی مسیر دادن سیگنال خروجی به آشکارساز فاز.
علاوه بر همگام سازی فرکانس های خروجی و ورودی، یک PLL همچنین به ایجاد رابطه فاز ورودی-خروجی برای تولید ولتاژ کنترل مناسب کمک می کند. بنابراین، به دستیابی به قفل فرکانس و فاز در مدار کمک می کند.
PLL از سه جزء اصلی تشکیل شده است:
آشکارساز فاز (Phase Detector) : فازهای دو سیگنال را مقایسه می کند و با توجه به اختلاف فاز ولتاژ تولید می کند. ورودی و خروجی مرجع اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ را چند برابر می کند.
نوسانگر کنترل ولتاژ : این یک سیگنال سینوسی تولید می کند که فرکانس آن دقیقاً با فرکانس مرکزی ارائه شده توسط فیلتر پایین گذر مطابقت دارد.
فیلتر پایین گذر : نوعی فیلتر Loop که جریان متناوب فرکانس بالا (AC) را از سیگنال ورودی تضعیف می کند تا سیگنال را صاف کند تا شبیه DC شود.
