鎖相環(PLL)是一個能夠跟蹤輸入信號相位的閉環自動控制系統。它在無線電技術的各個領域得到了很廣泛的應用。最初，DeBellescize於1932年提出同步檢波理論，首次公開發表了對鎖相環路的描述，但並未引起普遍關注。直至1947年，鎖相環路才第一次應用於電視接收機水平和垂直掃描的同步。從此，鎖相環路開始得到了應用。由於技術上的複雜性以及較高的成本，應用鎖相環路的領域主要集中於航天方面，包括軌道衛星的測速定規和深空探測等。性能要求較高的精密測量儀器和通信設備有時也用到它。到70年代，隨着集成電路技術的發展，逐漸出現了集成的環路部件、通用單片集成鎖相環路以及多種專用集成鎖相環路，鎖相環逐漸變成了一個成本低、使用簡單的多功能組件，這就爲鎖相技術在更廣闊的領域應用提供了條件。隨着數字技術的發展，相應出現了各種數字鎖相環，它們在數字信號傳輸的載波同步、位同步、相干解調等方面發揮了重要的作用。
在鎖相環的開發、設計研究領域，目前已經探索出多種途徑。Lindsey和Chie 講述了到1981年他們在該領域出色完成的理論研究和實驗工作。不過，大量的研究都致力於通過不同的方式實現環路鑑相器的機械化，而對於環路濾波器的設計研究則較少。典型的設計方法只是簡單地實現了在模擬鎖相環中應用廣泛的離散式環路濾波器。這種方法存在缺陷，因爲在設計過程中沒有考慮到在任何採樣數據系統中都固有的計算延遲。這些延遲會使環路帶寬比根據連續時間方程計算出的結果更寬，指定帶寬和動態下的穩態相位誤差也會更大，進而降低整個環路的穩定性。
長久以來，鎖相環一直是相位相干通信系統的基石。模擬鎖相環一直佔據着統治地位。隨着微電子學領域的快速發展，具備巨大優勢的數字化系統開始取代相應的模擬系統。目前的趨勢是用數字化方式設計和實現鎖相環。
鎖相環作爲一個系統，主要包含三個基本模塊：鑑相器(Phase Detector：PD)、低通濾波器(LowPass Filter：LPF)，亦即環路濾波器(L00P Filter：LF)，和壓控振盪器(Voltage Controlled Oscillator：VCO)。這三個基本模塊組成的鎖相環爲基本鎖相環，亦即線形鎖相環(LPLL)，如圖2．1所示。
圖2.1鎖相環原理圖
當鎖相環開始工作時，輸入參考信號的頻率與壓控振盪器的固有振盪頻率總是不相同的，即，這一固有頻率差必然引起它們之間的相位差不斷變化，並不斷跨越角。由於鑑相器特性是以相位差爲週期的，因此鑑相器輸出的誤差電壓總是在某一範圍內擺動。這個誤差電壓通過環路濾波器變成控制電壓加到壓控振盪器上，使壓控振盪器的頻率趨向於參考信號的頻率，直到壓控振盪器的頻率變化到與輸入參考信號的頻率相等，並滿足一定條件，環路就在這個頻率上穩定下來。兩個頻率之間的相位差不隨時間變化而是一個恆定的常數，這時環路就進入“鎖定”狀態。
當環路已處於鎖定狀態時，如果輸入參考信號的頻率和相位發生變化，通過環路的控制作用，壓控振盪器的頻率和相位能不斷跟蹤輸入參考信號頻率的變化而變化，使環路重新進入鎖定狀態，這種動態過程稱爲環路的“跟蹤”過程。而環路不處於鎖定和跟蹤狀態，這個動態過程稱爲“失鎖”過程。
從上述分析可知，鑑相器有兩個主要功能：一個是頻率牽引，另一個是相位鎖定。實際中使用的鎖相環系統還包括放大器、分頻器、混頻器等模塊，但是這些附加的模塊不會影響鎖相環的基本工作原理，可以忽略。
鎖相環作爲一個系統，主要包含三個基本模塊：鑑相器(Phase Detector：PD)、低通濾波器(LowPass Filter：LPF)，亦即環路濾波器(L00P Filter：LF)，和壓控振盪器(Voltage Controlled Oscillator：VCO)。這三個基本模塊組成的鎖相環爲基本鎖相環，亦即線形鎖相環(LPLL)，如圖2．1所示。
圖2.1鎖相環原理圖
當鎖相環開始工作時，輸入參考信號的頻率與壓控振盪器的固有振盪頻率總是不相同的，即，這一固有頻率差必然引起它們之間的相位差不斷變化，並不斷跨越角。由於鑑相器特性是以相位差爲週期的，因此鑑相器輸出的誤差電壓總是在某一範圍內擺動。這個誤差電壓通過環路濾波器變成控制電壓加到壓控振盪器上，使壓控振盪器的頻率趨向於參考信號的頻率，直到壓控振盪器的頻率變化到與輸入參考信號的頻率相等，並滿足一定條件，環路就在這個頻率上穩定下來。兩個頻率之間的相位差不隨時間變化而是一個恆定的常數，這時環路就進入“鎖定”狀態。
當環路已處於鎖定狀態時，如果輸入參考信號的頻率和相位發生變化，通過環路的控制作用，壓控振盪器的頻率和相位能不斷跟蹤輸入參考信號頻率的變化而變化，使環路重新進入鎖定狀態，這種動態過程稱爲環路的“跟蹤”過程。而環路不處於鎖定和跟蹤狀態，這個動態過程稱爲“失鎖”過程。
從上述分析可知，鑑相器有兩個主要功能：一個是頻率牽引，另一個是相位鎖定。實際中使用的鎖相環系統還包括放大器、分頻器、混頻器等模塊，但是這些附加的模塊不會影響鎖相環的基本工作原理，可以忽略。