鎖相環(huán)主要是使反饋信號與給定基準(zhǔn)信號同步，將這個思想引人電機的速度控制系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)態(tài)精度很高的速度控制，這一點在⒛世紀60年代初期已經(jīng)意識到，但直到集成鎖相電路的普及才真正實現(xiàn)。鎖相環(huán)系統(tǒng)根據(jù)參考轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速間頻率或相位的任意差異來校正電機轉(zhuǎn)速。因此，只要使基準(zhǔn)信號頻率精度較高，其穩(wěn)定精度就可達到很高。對于電機鎖相環(huán)來說，一般由鑒頻鑒相器（PFD）、低通濾波器（LPF）和壓控振蕩器（VCO）組成，其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖1所示。

圖1 鎖相環(huán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

頻率發(fā)生器FG產(chǎn)生輸出頻率fo，經(jīng)1/N分頻得反饋頻率fb，在FPD中與參考頻率進行頻率和相位比較后，產(chǎn)生差值信號。此信號經(jīng)LPF后得到與之成正比的電壓信號Vo，再經(jīng)放大與校正后，作用于FG，控制輸出頻率茂。鎖相環(huán)其實就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，在閉環(huán)負反饋作用下，系統(tǒng)使fr和fb，的頻差和相差朝著減小的方向變化，最后，系統(tǒng)“鎖住”，兩個信號頻率達到了同頻和接近于同相。

鎖相控制系統(tǒng)可以獲得高穩(wěn)態(tài)精度的根本原因在于PLL將相位作為控制信號，傳遞相位信息的光電碼盤或旋轉(zhuǎn)變壓器只存在瞬時的信號抖動，每周的平均誤差為零，能夠準(zhǔn)確地傳遞相位信息。由于相位是轉(zhuǎn)速的積分，對于轉(zhuǎn)速階躍，即使穩(wěn)態(tài)相位存在誤差，對于速度而言是無差的。當(dāng)速度反饋信號和速度參考信號鎖定時，電機的平均速度誤差將為零，只存在很小的瞬時高頻抖動，穩(wěn)態(tài)精度很高。