pętli jest detektor fazy, który porównuje fazy sygnału z VCO (po dzielniku częstotliwości) i sygnału o częstotliwości odniesienia. Działanie i charakterystyka detektora fazy są wyjaśnione w podrozdziale 7.5, dotyczącym systemu przetwarzania sygnału echa. Tutaj przyjmijmy, że, w pewnym przedziale wartości różnicy faz porównywanych sygnałów, napięcie wyjściowe detektora fazy jest w przybliżeniu proporcjonalne do tejże różnicy faz. Filtr dolnoprzepustowy, zwany też w tym zastosowaniu filtrem pętlowym, ma za zadanie wyeliminować niepożądane składowe sygnału z wyjścia detektora fazy; charakterystyka filtru jest dobierana pod kątem zapewnienia stabilnej pracy całej pętli. Funkcjonowanie układu PLL daje się prosto opisać w stanie ustalonym, kiedy układ generuje sygnał