第六章反馈控制电路

A dVom 1
直流放大器 A1 振幅检波器 dVom Ηd
Aw, ve
受ve控制
ve Ave
Ave
vom
vr A1 d
r r
xi vr 比较器的门限电压 0 Av 自动电平控制电路的输出量 xo vom Ve 关系式为： vom kvr ve Ar v v 一般规定 v v 否则 ve 0 ve Ar v v Ar A1dVom vr ve vr Vom Ar A1d A1d
环路的同步和捕捉带
vi t wi
反馈控制 ve t 差频 混频器 weo 放大器
wi
限幅 鉴频器
可控频率 we 频率 电路 比较电路
vo t
对象
wo
压控振荡器 vc t 放大器 VCO
vd t
vc
2
vc
M
自动频率控制电路框图 将频差放大、限幅鉴频器、放大器 将VCO与混频器 可控频率电路 频率比较电路
vr
比较 放大器
ve
放大和滤波
已调波线性 v 功率放大器
r
已调波输出
v
包络 检波器
带有自动电平控制电路的线性功率放大器 Vr：已调波输入包络电压，作为环路的输入量 V+：已调波输出包络失真电压 Ve：比较放大器输出因失真而引起的误差电压，该误差电压经放大和滤波后去控制线性 功率放大器的增益。
当环路锁定时，输出电压的包络变化必将接近输入电压包络变化，从而有效地减少 非线性失真，实现良好的线性放大。
Ave
中频 放大器
Amax Vim max / Vim min Amin Vom max / Vom min
高频 放大器
混频器
d kav t d 包络 低频 检波器 放大器
vI Vom kav t coswI t vr
Vimmax / Vimmin一定时 ve Amax Vom max / Vom min 直流 Amin 放大器
vi t
反馈控制
i t
鉴相器
vo t
o t
低通 滤波器
对象
（a）失锁Wo大于Wi
（b）锁定Wo等于Wi
w
d dt
压控 振荡器
锁相环路
wi wo
wo o t i t 鉴相器产生误差电压
环路锁定
o t i t o
自动电平控制电路的输入量
Vom
AV im
一定
ve
当满足预定关系时
vom kvr ve 0 ve vr v v Vom Ar A1d A1d 1 k vom A0Vim A1 d
Vomo
反馈控制器的比较特性
Vomo // Vom Vomo /
vr A1 d
wo wi
VCO的频率被调整
Vi
i t
.
V O o t
.
鉴相器产生固定的误差电压，保持锁定
（a）
wi
Vi
.
o t
VO
.
wo wi
（b）
第二节、锁相环路性能分析
• • 一、基本环路方程 1、鉴相器 锁相环路中鉴相器的输入信号：输入信号电压和VCO电压Vo 鉴相器作用：检测出两信号的相位差，并产生相应的输出电压Vd（t）
可控频率电路的转换特性
vc
（1）锁定的稳定性分析
当初始角频差△Weo很大时，比如到△Weo1 两曲线有三个交点M、N、P。 1.N点： △We Vc M点 P点
wi
可控频率 we 频率 电路 比较电路
vc
M
vc
N
△We
Vc
P
2.M、P点
△We △We
平衡点
Vc Vc △We △We △We △We M点
wr VCO未加控制电压的固有振荡角频率：
即环路的参考频率，
wi 为输入信号的角频率 wo VCO的实际振荡角频率
wi wr di t dt wo wr do t dt
vO t
vi t
鉴相器
e t
vd t
i t
o t
Ad sin
仍为不失真的调频波
中频信号的最大角频偏减小到△WmI
△Wmc
△WmI
• （3）线性扫频电路
Vi是输入锯齿波，输出是信号频率按 输入信号线性变化的调频波。 鉴频器将解调出失真的锯齿波调制信号 与输入信号比较，将两者的差值再与输入 信号叠加后作为扫频振荡器的调制信号， 就能补偿输出扫频信号的失真。
固定频率 振荡器
vo t
对象
we we we0 0 vd 0 vc 0 w0 wr vd vc 0 wi w0 we0 这时环路不工作 w0 wi we0 AFC电路预定关系式 w0 wi we0 wr w0 ve weo wo
调幅输入 混频器
（接收与发射的频率微调、调频接收的解调、 扫频电路等） 中频 放大器 放大和 低通滤波器 限幅 鉴频器 包络 检波器
压控 振荡器
具有自动频率微调电路的调幅接收机
利用鉴频将偏离额定中频的频率误差变换成电压，控制VCO的振荡频率，使偏离于额定 中频的频率误差减小。 当环路锁定时，接收机的输入调幅信号的载波频率和VCO振荡频率之差接近于额定中 频，这样可以减少中频的带宽、提高接收机的灵敏度和选则性
• （2）调频负反馈解调电路
调频输入
Wi
We 混频器 Wo 压控 振荡器
中频 放大器
限幅 鉴频器
低通 滤波器
解调电压输出
调频负反馈解调电路
wi wc wmc cost wo wL wmL cost
we (wc wL ) (wmVom max / Vom min 1 ve
实际电路，采用多种方法实现可控增益放大器受 ve 控制 利用直接改变放大器的静态工作点电流值，或改变受控网络 的可变衰减网络的衰减量，或通过非线性器件改变受控放大 器的反馈量。
（2）、已调波线性功率放大器
包络 检波器 已调波输入
Ave
中频 放大器
d
包络 检波器
d kav t
低频 放大器
Vim Vom
ve Ae
高频 放大器
混频器
ve
直流 放大器
结果中频输出电压 强度的增大受压缩
d Vom vr
Vimmin Vom min Amax Vimmax Vom max Amin Vom min AmaxVimmin Vom max AminVimmax
vom V0m
ve ve
Vom Vom kvr
Ar Vom
• 2、应用
（1）.自动电平控制电路Automatic Gain Control，AGC
Vom vr ve 0
A0
最大
vs Vim kav t coswct
三、自动频率控制电路（Automatic frequecy Control，AFC）
• 1。工作原理 对象：振荡频率受误差电压控制的 压控振荡器-----VCO
vi t
wr VCO未受控制前Vc=O时的
wi
反馈控制 ve t 差频 混频器 weo 放大器
限幅 鉴频器
we 0
震荡频率 鉴频器的中心角频率
wo
压控振荡器 vc t 放大器 VCO
vd t
自动频率控制电路框图
w0 wr
vd
0
vd w0 we 0 w
/ eo
vc
0
鉴频特性
we we0
最后进入锁定状态，其误差角频率—剩余角频差 we
压控特性
w0 we 将VCO不稳定而引起的较大的起始角频差减少到较少的剩余角频差。
二、.自动电平控制电路 Automatic Level Control
• 1、工作原理 反馈控制电路
vr
比较放大器 Ar
对象
ve
Vim coswt 输出信号： vo Vom cos wt 增益：Aw Vo w / Vi w
输入信号： vi
可控增益放大 器A2（Ve）
vi VimCOSwt vo VomCOSwt
vd t Ad sin e t e t i t o t
Ad为鉴相器的最大输出电压
2.压控振荡器VCO
2.捕捉带
用作图法显示环路锁定时的△Weo∞
若起始频差很大，环路原先是失锁的，当起始频差减小到△Weo3 两线切于N/点，不稳定的，环路必定转移到M//点上稳定下来， 这表明△Weo3是环路能从失锁进入锁定的最大允许的起始频差，叫捕捉带
Wp Weo3
同步带大于捕捉带
2.应用
• （1）自动频率微调电路
vom
A
增益控制特性
Ar vr
环路稳定过程：
ve 0 vom kvr 当 Vim vom V0m0 ve / vom V0m0/
ve//
Ve
ve/
ve
ve// Vomo
进入锁定状态Lock 稳态幅差或剩余幅差 可控增益越大， A
1
//
A点，环路进入稳定状态
1
0 we
we0 we we we0
Wr增大△ Wo= △Weo
M是环路锁定时的平衡点， Wo=Wr，△We=0 相应的频差=剩余频差 在平衡点上，由△Weo∞通过频率比较器产生的Vc，
2
1
0
Vc通过可控频率电路产生△Weo∞