反馈控制电路课件.ppt

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1、第9章反馈控制电路1、反馈控制电路的作用§6-1反馈控制电路概述2、基本工作原理比较器控制信号发生器可控器件反馈网络根据输入比较信号的不同，比较器可以是：电压比较器、频率比较器（鉴频器）或相位比较器（鉴相器）；误差信号和控制信号一般为电压；可控参数为增益或频率；输出信号为电压、频率或相位。一、概述比较器控制信号发生器可控器件反馈网络3、分类自动增益控制（AGC）：在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化的一种自动控制电路。自动频率控制（AFC）：是一种频率反馈控制系

2、统，AFC电路控制的是信号的频率。自动相位控制（APC）：又叫锁相环路。(PhaseLockedLoop,简称PLL)，是一种相位反馈控制系统，锁相环路控制的是信号的相位。根据比较器和可控器件比较和调节的参量不同，可以分为以下三类：二、自动电平控制电路1、基本组成及工作原理比较放大器直流放大器可控增益放大器振幅检波器Vim一定2、应用举例无线电接收机中，由于天线上感生的信号强度变化范围大，使扬声器发出忽强忽弱的声音，可采用自动增益控制电路，压缩有用信号的变化范围。高频放大器混频器包络检波器中频放大器

3、低频放大器AGC检波器直流放大器AGC电路检测出输出信号的电平值，输出一个反映其输入信号电平的信号，输出与输入信号电平成线性关系，通常电平检测电路是由检波器担任。电平检测电路滤波器用以控制AGC电路的响应时间。也就是决定当输入电平以不同的频率变化时输出电平将怎样变化。常用的是单节RC积分电路。比较器将给定的基准电平与滤波器的输出电压信号进行比较，输出两者的差值，即误差信号。控制信号产生电路将误差信号转换为适应可变增益电路所需要的控制信号。可控增益电路能在控制电压作用下改变增益。要求这个电路在增益变化

4、时，不使信号产生线性或非线性失真。同时要求它的增益变化范围大。可控增益电路三、自动频率控制电路1、基本组成及工作原理混频器放大器差频放大器压控振荡器限幅鉴频器2、应用举例混频器放大器及LP中频放大器压控振荡器限幅鉴频器包络检波器低频放大器A、自动频率微调电路B、调频负反馈解调电路混频器中频放大器压控振荡器限幅鉴频器低通滤波器§6-2自动相位控制电路（锁相环路PLL）一、基本组成鉴相器的输出信号vd(t)是输入信号vi(t)和压控振荡器输出信号vo(t)之间相位差的函数。vd(t)经环路滤波器滤波（也

5、可能包括放大），滤除高频分量后，成为压控振荡器的控制电压vp(t)。在vp(t)的作用下，压控振荡器输出信号的频率将发生相应变化并反馈到鉴相器。最后进入稳定状态。二、基本工作原理两种调节过程(1)环路捕捉过程:环路由失锁状态进入锁定状态的过程。环路接通，处于失锁状态，鉴相器输出误差电压为正弦差拍电压vd(角频率为)。角频率较小时，vd通过LP控制VCO输出调频波，使ωo向ωi摆动，达到锁定状态；角频率较大，差拍电压衰减较大，捕捉时间较长。角频偏太大，将无法捕捉信号频率。能由失锁进入锁定所允许的最大角

6、频差的两倍称为环路的捕捉带。(2)环路跟踪过程:环路锁定后，若信号频率发生变化，产生瞬时频差，从而产生瞬时相位差，VCO输出频率得到调整，及时跟踪输入信号频率，重新维持锁定状态的过程。锁定后能继续维持锁定所允许的最大角频差的两倍称为跟踪带或同步带。两种不同的跟踪状态（2）参考信号改变：压控振荡器的输出信号跟踪输入的调制信号变化。这种状态就是调制跟踪状态，这种环路称为“调制跟踪环路”。调制跟踪环路可实现高质量的调角信号的解调。（1）参考信号不变：压控振荡器的输出信号频率只跟踪输入信号的载频，那么就称之

7、为载波跟踪状态，这叫载波跟踪环，或称“窄带跟踪环”。三、PLL各部件的特性与数学模型1、鉴相器（PD）常用的鉴相器有以下几类：数字鉴相器、模拟相乘器、抽样鉴相器和鉴频鉴相器等。作为原理分析，通常使用具有正弦鉴相特性的鉴相器。式中，为输入信号的瞬时相位；为压控振荡器输出信号的瞬时相位。设相乘器的相乘系数为k，单位为1/V。输入信号为：假设输出信号为：统一参考相位：一般两信号的频率是不同的。为了便于比较，现统一以VCO的自由振荡相位为参考式中：改写输入和输出信号表示式：输入信号相位可改写为：输入信号与输

8、出信号经过相乘器后得到：再经过低通滤波滤除成分，便得到误差电压：令，不难看出Kd为鉴相器的最大输出电压，它在一定程度上反映了鉴相器的灵敏度。正弦鉴相器的数学模型2、环路滤波器（LF）锁相环路中采用线性低通滤波器，主要有两个功能：1）滤除误差信号中的高频分量；2）为锁相环路提供一个短期的记忆，如果系统由于瞬时噪声而失锁，可确保锁相环路迅速重新捕获信号。环路滤波器由线性元件，电阻、电容和运算放大器组成。环路滤波器采用的电路结构不同时，传递函数的阶数不同。锁相环路中，通常采