反馈控制电路解读课件.ppt

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1、第7章反馈控制电路7.1概述7.2反馈控制电路的基本原理与分析方法7.3自动增益控制电路7.4自动频率控制(AFC)电路7.5锁相环路(PLL)7.6锁相环的典型应用7.1概述为了提高通信和电子系统的性能指标，或者实现某些特定的要求，必须采用自动控制方式。由此，各种类型的反馈控制电路便应运而生了。反馈控制电路可分为三类继续自动增益控制(AutomaticGainControl，简称AGC)自动频率控制(AutomaticFrequencyControl，简称AFC)自动相位控制(AutomatiePhase

2、Control，简称APC)自动相位控制电路又称为锁相环路(PhaseLockedLoop，简称PLL)，是应用最广的一种反馈控制电路。返回7.2反馈控制电路的基本原理与分析方法在反馈控制电路里，比较器、控制信号发生器、可控器件、反馈网络四部分构成了一个负反馈闭合环路。比较器控制信号发生器可控器件反馈网络参考信号xr(t)反馈信号xf(t)误差信号xe(t)控制信号xc(t)输出信号xy(t)输入信号xi(t)根据参考信号的不同情况，反馈控制电路的工作情况有两种。(1)参考信号xr(t)不变，恒定为xro(

3、2)参考信号xr(t)变化返回7.2.2数学模型将反馈控制电路近似作为一个线性系统分析。由于直接采用时域分析法比较复杂，所以采用复频域分析法，根据反馈控制电路的组成方框图，可画出用拉氏变换表示的数学模型图中Xr(s)，Xe(s)，Xc(s)，Xi(s)，Xy(s)和Xf(s)分别是，xr(t)，xe(t)，xc(t)，xi(t)，xy(t)和xf(t)的拉氏变换。比较器输出的误差信号xe(t)通常与xr(t)和xf(t)的差值成正比，设比例系数为kp，则有xe(t)=kp[xr(t)-xf(t)]比较器控制

4、信号发生器可控器件反馈网络参考信号Xr(s)反馈信号Xf(s)误差信号Xe(s)控制信号Xc(s)输出信号Xy(s)输入信号Xi(s)kpH1(s)kcH2(s)写成拉氏变换式，有Xe(s)=kp[Xr(s)-Xf(s)]可控器件作为线性器件，有xy(t)=kcxc(t)kc是比例系数。写成拉氏变换式，有Xy(s)=kcXc(s)实际电路中一般都包括滤波器，其位置可归纳在控制信号发生器或反馈网络中，所以将这两个环节看作线性网络。其传递函数分别为闭环传递函数误差传递函数7.3自动增益控制电路自动增益控制(AG

5、C)电路是某些电子设备特别是接收设备的重要辅助电路之一，其主要作用是使设备的输出电平保持为一定的数值。因此也称自动电平控制(ALC)电路。7.3.1AGC电路的工作原理1.电路组成框图输入电压Ui比较器控制信号发生器可控增益放大器低通滤波参考电压Ur反馈电压Uf误差电压ue控制电压uc输出电压Uykpk1Ag电平检测直流放大k2k3设输入信号振幅为Ui，输出信号振幅为Uy，可控增益放大器增益为Ag(uc)，是控制信号uc的函数，则有Uy=Ag(uc)Ui返回7.4自动频率控制(AFC)电路AFC电路也是一种

6、反馈控制电路。它与AGC电路的区别在于控制对象不同，AGC电路的控制对象是信号的电平，而AFC电路的控制对象则是信号的频率。其主要作用是自动控制振荡器的振荡频率。7.4.1AFC电路的组成和基本特性1.AFC电路的组成(1)频率比较器频率比较器滤波器可控频率电路kpkcH(s)ωrωyωyueucUc(s)Ue(s)Ωr(s)Ωy(s)频率比较器的输出误差电压ue与这两个输入信号的频率差有关，而与这两个信号的幅度无关，ue为ue=kp(ωr-ωy)式中，kp在一定的频率范围内为常数，实际上就是鉴频跨导。常用

7、的频率比较电路有两种形式：一是鉴频器，二是混频-鉴频器。返回7.5锁相环路(PLL)锁相环路（Phaselockedloop缩写PLL）是一种相位自动控制电路，其作用是实现环路输出信号与输入信号之间无误差的频率跟踪，仅存在某一固定的相位差。PLL电路广泛应用于返回继续7.5.1锁相环的基本原理一、锁相环的组成部件PLL是一个相位负反馈系统，可对输入信号的频率与相位实施跟踪。三个基本部分构成一个负反馈环。PDLFVCOvi(t)vd(t)vc(t)vo(t)θi(t)θo(t)θe(t)vo(t)PDLFVC

8、O返回继续1、鉴相器（PD）即PDvi(t)/θi(t)vo(t)/θo(t)vd(t)/θe(t)鉴相器是一个相位比较器，输出信号是两个输入信号与的相位差的函数，vi(t)vo(t)正弦特性，三角波特性，锯齿波特性等，其中最基本的是正弦波特性，它可用一个模拟乘法器与低通滤波器串接而成。θe(t)vd(t)鉴相特性的形式有许多种，如:乘法器低通滤波PDvi(t)vo(t)vd(t)如果设环路输入信号：PLL环输出