锁相环达到锁定状态时，VCO输出频率与参考频率它们的相位是不是相等呢？

1、环路锁定时相位未必相等，被称作“残余相位误差”。
2、如果VCO的自由振荡频率等于锁定频率，那就不需要另加压控电压，就不需要鉴相器输出电压，这就会出现相位相等的情况，如果相位不等反而会把VCO拉跑的，那就不是锁定了。
3、如果VCO自由振荡频率与输入频率不同，可以出现“保持恒定相位差”的现象，鉴相器应该输出电压，环路滤波器应该有输出，应该引起VCO控制效果，而这个效果正是我们需要的，才能使VCO的频率等于输入频率，如果这个控制电压消失，VCO就跑回到原来的自由振荡频率上了。
4、当然如果采用理想积分器作为环路滤波器，这个恒定相位差也是可以消除的，积分器能够把从前鉴相器输出的误差记录在电容上，不用要求鉴相器一直维持输出，残余相位误差也就降低到零了。

你说的第2点，为什么频率相等相位就相等？这是我一直搞不明白的问题

反过来想问题：VCO在控制电压为0的时候振荡频率已经正确，也就是说不需要控制电压，推论出：不需要鉴相器输出电压，那么什么时候鉴相器才能没有电压输出呢？只有相位差为零的时候。
如果相位不等，就会产生电压把VCO频率拉走了，既然频率不同，那就不是锁定了，环路必定重新调整，直到把相位差拉成相等，这时控制电压消失，VCO状态复原——锁定。
锁相环推导都是逆环路推算的，包括带分频器时也是如此。