직류 부궤환(negative feedback) 회로에 의해 기준 신호의 주파수와 동일한(또는 분주, 체배된) 주파수의 안정된 발진 출력을 얻는 회로. 기준이 되는 입력 주파수의 위상과 전압 제어 발진기(VCO: Voltage Controlled Oscillator) 출력의 위상차를 비교 검출하는 위상 비교기와 고주파 성분을 제거하고 위상 고정 루프(PLL)의 동기 특성이나 응답 특성을 결정하는 저역 루프 필터, 분주기, 인가된 직류 전압에 의해 주파수가 선형적으로 변화하는 VCO로 구성된다. '위상이 고정된다(phase locked)'는 것은 출력 주파수가 입력 주파수와 완전 동일하고, 단지 위상만 차이가 있다는 것을 의미하므로, 기준 신호로서 크리스탈과 같은 높은 안정도의 발진기를 사용한 안정된 주파수의 발진원이 송수신기에 사용된다. 출력 주파수를 m:n으로 분주하여 위상 비교기에 인가하면 기준 신호 주파수의 m/n배 분주나 체배된 출력 주파수를 얻을 수 있으므로 이동통신 등의 채널 설정에 주로 쓰인다. 또한, VCO의 직류 입력에 변조 신호를 인가하면 간단한 위상변조기가 되며, 주파수 변조(FM)나 주파수 편이 방식(FSK: Frequency Shift Keying)의 복조기로 사용할 수 있고, 디지털 회로에서는 클록이나 동기 신호 재생 회로로 많이 쓰인다.