反馈控制电路

第九章 反馈控制电路

9.1 锁相环路由 鉴相器 、 环路滤波器 和 压控振荡器 组成，它的主要作用是 用于实现两个电信号相位同步，即可实现无频率误差的频率跟踪 。

9.2 实现AGC 的方法主要有改变发射级电流I E 和改变放大器的负载两种。

9.3 简述AGC 电路的作用。

解：AGC 的作用是当输入信号变化很大时，保持接收机的输出信号基本稳定。即当输入信号很弱时，接收机的增益高；当输入信号很强时，接收机的增益低。

9.4 图1所示的锁相环路，已知鉴相器具有线性鉴相特性，试述用它实现调相信号解调的工作原理。

图1 锁相环路

解：调相波信号加到鉴相器输入端，当环路滤波器(LF )带宽足够窄，调制信号不能通过LF ，则压控振荡器(VCO )只能跟踪输入调相波的中心频率c ω，所以()o c t t ?ω=，而

Ωm ()cos ()()()cos ()()cos cos i c p e i o p D d e d p t t m t

t t t m t

u t A t A m t U t ?ω????=+Ω=-=Ω==Ω=Ω

所以，从鉴相器输出端便可获得解调电压输出。

9.5 锁相直接调频电路组成如图2所示。由于锁相环路为无频差的自动控制系统，具有精确的频率跟踪特性，故它有很高的中心频率稳定度。试分析该电路的工作原理。

图2 锁相直接调频电路组成图

解：用调制信号控制压控振荡器的频率，便可获得调频信号输出。在实际应用中，要求调制信号的频谱要处于低通滤波器通带之外，并且调制指数不能太大。这样调制信号不能通过低通滤波器，故调制信号频率对锁相环路无影响，锁相环路只对VCO平均中心频率不稳定所引起的分量(处于低通滤波器之内)起作用，使它的中心频率锁定在晶体振荡频率上。

9.6 如图例3所示为某晶体管收音机检波电路，问：

1. 电阻R L1、R L2是什么电阻？为什么要采用这种连接方式？

2. 电路中的元件R、C是什么滤波器，其输出的U AGC电压有何作用？

3. 若检波二极管VD开路，对收音机将会产生什么样的结果，为什么？

图3 晶体管收音机检波电路

图3具有AGC的收音机检波电路

解：1. 电阻R L1、R L2是检波器得直流负载电阻，采用这种连接方式目的是减小检波器交、直流负载电阻值得差别，避免产生负峰切割失真。

2. R、C构成低通滤波器，其输出的U AGC电压送到收音机前级控制调谐放大器的增益，实现自动增益控制。

3. 若检波二极管VD开路，则收音机收不到任何电台。

9.7 锁相环路与自动频率控制电路实现稳频功能时，哪种性能优越？原因是什么？

解：锁相环路稳频效果优越。这是由于一般的AFC技术存在着固有频率误差问题（因为AFC是利用误差来减小误差），往往达不到所要求的频率精度，而采用锁相技术进行稳频时，可实现零偏差跟踪。

9.8 画出锁相环路的组成框图并简述各部分的作用。

解：锁相环路的系统框图如图4所示。

图4 锁相环路的组成框图

锁相环路是由鉴相器PD(Phase Detector)、环路滤波器LF(Loop Filter)和压控振荡器VCO 组成的，其中LF 为低通滤波器。各部分功能如下：

(1)鉴相器PD ：鉴相器是一个相位比较器，完成对输入信号相位与VCO 输出信号相位进行比较，得误差相位)()()(t t t o i e ???-=。

(2)环路滤波器LF ：环路滤波器(LF)是一个低通滤波器(LPF)，其作用是把鉴相器输出电压u d (t)中的高频分量及干扰杂波抑制掉，得到纯正的控制信号电压u c (t)。

(3)压控振荡器VCO ：压控振荡器是一种电压-频率变换器，它的瞬时振荡频率o ω(t)是用控制电压u c (t)控制振荡器得到，即用u c (t) 控制VCO 的振荡频率，使i ω与o ω的相位不断减小，最后保持在某一预期值。

9.9 锁相环路调频波解调器原理电路如图例3所示，试分析其解调过程。

图5 锁相环路调频波解调器原理框图

解：设输入调频波为

)](sin[])(sin[)(t t w U dt t u K t w U t u o im f i im FM ?+=+=?Ω

])()()(1?Ω+-=dt t u K w w t f o i ?

式中，i w 为调频波中心频率；0w 为VCO 固定频率。当VCO 的频率锁定在i w 时，有

)()(1t u K dt

t d f Ω=? 此时VO 的输入信号，即解调器输出电压u o (t)正比于

)()(1t u K dt t d f Ω=?，故从环路滤波器的输出就可以得到调频波解调信号。