反馈控制电路
反馈控制电路原理详解
如鲁棒控制、自适应控制等，这些 控制策略能够自动适应系统参数变 化和外部扰动，提高系统稳定性。
04
频率响应与滤波器设计
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
频率响应概念及意义
频率响应定义
描述电路或系统对不同频率信号的放大或衰减特性。
意义
反映电路对不同频率信号的传递能力，是评价电路性 能的重要指标。
加强系统维护
定期对电路进行维护和保养，确保电路处于 良好状态，提高其抗干扰能力。
THANKS
感谢观看
02
来自外部环境的干扰，如电磁干扰、电源波动等，可能导致电
路误动作或性能下降。
传输噪声
03
信号在传输过程中受到干扰，如串扰、反射等，影响信号质量
和传输效率。
常见噪声抑制方法介绍
滤波技术
采用滤波器对电路中的噪声进行 滤除，如低通、高通、带通滤波 器等，可有效抑制特定频率范围
的噪声。
屏蔽技术
采用屏蔽罩、屏蔽线等措施，减 少外部电磁干扰对电路的影响。
应用
在通信、音频、图像处理等领域，需根据信号频率特 性选择合适的电路或系统。
滤波器类型选择依据
滤波器作用
允许某一部分频率的信号通过 ，同时抑制其他频率的信号。
通带与阻带
根据需要选择通带（允许通过 的频率范围）和阻带（被抑制 的频率范围）。
滤波器类型
如低通、高通、带通、带阻等 ，根据信号特性和应用需求选 择。
控制对象
被控制的物理量或系统，如温 度、压力、速度等。
比较元件
将测量元件输出的实际值与给 定值进行比较，产生误差信号。
执行元件
根据放大后的误差信号，驱动 控制对象改变其状态或行为。
通信电子线路第7章 反馈控制电路
2019/8/26
18
7.1.3 AGC电路在通信系统中的应用
可控增益放大器
反馈控制器
LPF 具有简单AGC 的调幅接收机框图
简单AGC 缺点：
只要有输入信号，AGC 就起控制作用，对接收弱信号不利。
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简单AGC特性曲线
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特点： 一有输入信
号，AGC就起 作用，增益就减 小，因而对提高 灵敏度不利
生变化，经滤波器后的误差电压加到调频振荡器上，调节其振
荡频率使之中心频率稳定。
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7.3 自动相位控制电路——锁相环路
锁相环路的基本工作原理 锁相环的性能分析 单片集成锁相环路 锁相环的应用
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锁相环路的基本工作原理
锁相环路也是一种以消除频率误差为目的的反馈 控制电路。但它的基本原理是利用相位误差电压 去消除频率误差, 所以当电路达到平衡状态之后, 虽然有剩余相位误差存在, 但频率误差可以降低到 零, 从而实现无频差的频率跟踪和相位跟踪。 而 且, 锁相环还具有可以不用电感线圈、易于集成化、 性能优越等许多优点, 因此广泛应用于通信、雷达、 制导、导航、仪表和电机等方面。
第7章 反馈控制电路
（AGC、AFC、PLL、频率合成）
2019/8/26
1
第 7 章 反馈控制电路
自动增益控制电路AGC 自动频率控制电路AFC 自动相位控制电路PLL——锁相环 频率合成技术
2019/8/26
2
为什么引入反馈控制电路
放大器、 振荡器、 调制器和解调器等功能电路可 组成完整的通信系统, 但系统性能不一定完善。
通信电子线路第7章反馈控制电路
04
CHAPTER
反馈控制电路的实现
反馈元件的选择与设计
反馈元件类型
01
根据电路需求选择合适的反馈元件，如电阻、电容、电感等。
反馈元件参数
02
根据电路性能要求，设计反馈元件的参数，如电阻值、电容值、
电感值等。
反馈元件布局
03
合理安排反馈元件在电路板上的位置，确保信号传输的稳定性
和减小干扰。
反馈控制电路的调试与优化
减小非线性失真
负反馈可以减小放大器内部的 非线性效应，减小输出信号的 非线性失真。
扩展放大器的频带宽度
负反馈可以扩展放大器的频带 宽度，使得放大器在更宽的频 率范围内具有稳定的性能。
提高放大器的输入阻抗和 共模抑制比
适当的负反馈可以增大放大器 的输入阻抗，减小信号源内阻 对放大器性能的影响，同时提 高共模抑制比，增强放大器抑 制共模干扰的能力。
电流负反馈
通过将输出电流的一部分反相后回输到输入端，从而对放 大器的净输入电流进行调节。电流负反馈具有稳定输出电 流、减小输入电阻的作用。
并联负反馈
反馈信号与输入信号并联，对输入电流进行调节。并联负 反馈具有减小输出电阻、提高电流增益的作用。
负反馈对放大器性能的影响
提高放大倍数的稳定性
负反馈可以减小放大倍数的温 度漂移和时间漂移，提高放大 倍数的稳定性。
音频设备
用于音响、麦克风等设备， 提高音质和音效。
02
CHAPTER
负反馈控制电路
负反馈的工作原理
负反馈的工作原理是通过将输出信号的一部分或全部反相后回输到输入端，从而对 放大器的净输入信号进行调节，达到稳定输出、改善性能的目的。
负反馈电路由放大器和反馈网络组成，其中反馈网络通常由电阻、电容、电感等元 件构成。
什么是电路的自动控制和反馈
什么是电路的自动控制和反馈电路的自动控制和反馈电路的自动控制和反馈是指通过某种机制或技术手段，对电路中的信号、电流或电压等进行监测和调节，以实现电路的自动化运行和稳定性。
自动控制和反馈系统在许多电子设备和工业领域中都得到广泛应用，对于提高电路的性能和效率起着至关重要的作用。
一、什么是自动控制和反馈自动控制是指对电路的输入和输出进行实时监测，并根据设定的规则或条件，进行适当的调整和控制的过程。
它通常涉及到传感器、执行器和控制器等组件。
传感器负责感知电路的输入和输出信号，执行器用于对电路进行调节和控制，而控制器则负责根据传感器获取的信息，对执行器进行指令的发出。
反馈是指将电路输出的一部分信号重新引入到电路系统中，与输入信号进行比较，以实现对电路参数的监测和修正。
通过引入反馈，可以使电路在一定程度上自我纠正，从而提高电路的稳定性和可靠性。
同时，反馈还能够根据实际输出结果，调整电路的工作状态，以实现期望的控制效果。
二、自动控制和反馈的应用自动控制和反馈技术在各个领域都有广泛的应用，以下是几个常见的例子：1. 温度控制：在冰箱、空调等电器设备中，通过温度传感器监测室内温度情况，并根据设定的温度范围来自动调节制冷或制热效果，从而保持室内温度的稳定。
2. 水位控制：在水泵、水箱等设备中，通过水位传感器监测水位高低，并根据设定的水位范围来自动控制水泵的开关，以保持水位在合适的范围内。
3. 光照控制：在灯光系统中，通过光敏传感器感知光照情况，并根据实际需要，自动调节灯光的亮度和色温，以满足不同场景的照明需求。
4. 机械控制：在工业自动化领域中，通过传感器和执行器的组合，对机械设备的运动、速度、位置等参数进行监测和控制，以实现自动化生产线的运行。
5. 音频控制：在音频设备中，通过麦克风和扬声器等组件，对输入音频信号进行采集和处理，并根据实际输出效果进行反馈调节，以实现音频的清晰和音量的合适。
三、自动控制和反馈系统的优势自动控制和反馈系统的应用带来了许多优势，包括但不限于以下几点：1. 提高系统的稳定性和可靠性：通过自动调节和反馈机制，能够及时监测和修正电路的工作状态，以保持电路的稳定性和可靠性。
反馈电路的四种反馈类型
反馈电路的四种反馈类型反馈电路是一种控制电路，他能够改变控制电路的运行状态，使电路的控制变得更加精确和效率。
反馈电路主要由反馈元件和控制部件组成。
反馈元件通过控制部件，将控制信号返回给控制电路，使其能够按照相应的电路要求运行。
通常情况下，反馈电路的反馈类型可分为四种：补偿反馈、限制反馈、阻尼反馈和正反馈。
一、补偿反馈补偿反馈是最常见的反馈类型，它通过补偿电路，将反馈信号复位到电路的稳定阶段，使系统获得良好的稳态。
补偿反馈电路中，通常只能获得低电平信号，补偿信号可以是其他低电平信号或另外一个高电平信号，要根据系统不同而不同。
二、限制反馈限制反馈是补偿反馈的一种改进，它旨在准确控制一个系统的操作范围，使其能够更加精确的控制输出信号。
限制反馈可以分为正限制反馈和负限制反馈两种类型。
正限制反馈用于限制系统输出信号的最大值，而负限制反馈用于限制系统输出信号的最小值。
三、阻尼反馈阻尼反馈是使用滞后反馈信号来控制系统的运行状态，主要用于减少输出信号的波动和抑制输出的大峰值，使系统的输出信号更平稳。
四、正反馈正反馈也称为正向反馈或反馈强化，它是一种强大的反馈类型，它可以改变系统的控制状态，使其能够正确地运行。
正反馈可以通过加大反馈量程、增大反馈系数，以及修改反馈信号的滞后次数来改变系统的控制状态。
综上所述，反馈电路的反馈类型可以分为补偿反馈、限制反馈、阻尼反馈和正反馈四种，他们在不同的反馈电路中都有着独特的作用。
补偿反馈可以将系统复位到稳定阶段；限制反馈旨在准确控制系统的操作范围；阻尼反馈是使用滞后反馈信号来控制系统的运行状态；正反馈可以改变系统的控制状态，使系统正确运行。
以上就是反馈电路的四种反馈类型的主要内容，希望能够给大家带来帮助。
《高频反馈控制电路》课件
为了解决非线性失真问题，可以采取一系列措施，如优化电路设计、减小信号幅度、选择合适的元件等。此外，在电路设计中考虑非线性抑制也是解决非线性失真问题的有效方法。
06
高频反馈控制电路的发展趋势与展望
新型高频反馈控制电路的研究方向：随着技术的不断发展，新型高频反馈控制电路的研究也在不断深入。目前的研究方向主要包括采用新型材料、优化电路设计、提高工作频率等方面。
详细描述
线性度是指高频反馈控制电路在一定工作范围内，输出与输入之间的线性关系。线性度好的电路，其输出与输入成比例关系，能够更好地实现信号的传输和处理。线性度对于保证信号的真实性和准确性至关重要，特别是在高精度和高稳定性的应用中。
VS
噪声性能是衡量高频反馈控制电路性能的重要指标之一，它反映了电路对噪声的抑制能力。
高频反馈控制电路的组成
输入阻抗
输入灵敏度
输入噪声
输入带宽
01
02
03
04
描述输入端对信号源的电阻抗特性，影响信号源的输出电压。
输入电压变化与输入电流变化的比值，表示电路对微弱信号的响应能力。
输入端产生的随机电信号，影响电路性能和稳定性。
输入部分对信号频率的响应范围，限制了电路处理信号的频率范围。
总结词
带宽增益乘积是指高频反馈控制电路在一定带宽内的增益与工作频率的乘积。该指标用于评估电路在不同频率下的增益表现，是衡量电路性能的重要参数。在高频应用中，带宽增益乘积的大小直接影响到电路的动态响应和信号处理能力。
详细描述
总结词
线性度是衡量高频反馈控制电路性能的重要指标，它反映了电路输出与输入之间的关系。
详细描述
噪声性能是指高频反馈控制电路在工作过程中，对内部和外部噪声的抑制能力。噪声性能好的电路能够有效抑制噪声干扰，提高信号的信噪比，从而保证信号传输和处理的准确性。噪声性能对于高频反馈控制电路的可靠性和稳定性具有重要影响。
第7章 反馈控制电路
发生器在这里可看作是一个比例环节, 增益为ｋ1。 若Ux减小而使Uy减小时, 环路
产生的控制信号uc将使增益Ａg增大, 从而使Uy趋于增大。若Ux增大而使Uy增大时, 环路产生的控制信号uc将使增益Ａg减小, 从而使Uy趋于减小。无论何种情况, 通
反馈控制电路
8/5/2020 11:03 AM
第7章 反馈控制电路
无AGC电 路
有AGC电 路
反馈控制电路
平均值
8/5/2020 11:03 AM
第7章 反馈控制电路
平均值式AGC电压产生电路的缺点：
一有外来信号，AGC就立刻起作用，接收机的增益就因
受控而减小，这对提高接收机的灵敏度是不利的，这一点对微
作用, 故称为延迟ＡＧＣ。 “延迟”二字不是指时间上的延迟。
反馈控制电路
8/5/2020 11:03 AM
第7章 反馈控制电路
实现AGC的方法
(1) 改变发射极电流IE
正向AGC 反向AGC
Au0
p1 p2 Yfe g
Y fe
普通晶体管 反向AGC 正向AGC AGC电路
过环路不断地循环反馈, 都应该使输出信号振幅Uy保持基本不变或仅在较小范围 内变化。
反馈控制电路
8/5/2020 11:03 AM
第具7有章 自反动馈控增制益电控路制电路的超外差式接收机方框图如图所示:
检波器的输出信号包含有直流分量和低频交流分量，其中直流电平 的高低直接说明所接受的信号的强弱，而低频分量则反映出输入调幅波的 包络，经RC低通滤波器取出的直流分量经直流放大器放大后就是AGC电 压，去控制混频、高频放大器的增益，︱UAGC︱大，说明输入信号强， 用︱UAGC︱其控制混频、高频放大器的增益使增益减小；︱UAGC︱ 小，说明输入信号弱，用︱UAGC︱其控制混频、高频放大器的增益使 增益增大，达到自动增益控制的目的。
反馈控制电路
➢ 反馈控制是现实物理过程中的一个基本现象。反馈 控制方法的采用是为了准确地调整某一个系统或单 元的某些状态参数。
如采用反馈控制方法稳定放大器增益是反馈控制在 电子线路领域最典型的应用之一。
➢ 为稳定系统状态而采用的反馈控制系统是一个负反 馈系统。它由下图所示的三部分组成。
输 入 信 号
7.2.1
➢ 自动频率控制（AFC）电路由频率比较器、低通滤 波器和可控频率器件三部分组成,如图7―8所示。
➢ 频率比较器通常是鉴频器，参考频率ωr与鉴频器的 中心角频率ω0相等。
➢ 可控频率器件通常是压控振荡器（VCO）,其输出振 荡角频率可写成
y y0kcuc
(7―3)
➢ 自动频率控制电路是利用误差信号的反馈作用来控 制被稳定的振荡器频率，使之稳定。误差信号是由 鉴频器产生的，它与鉴频器的两个输入信号频率差 成正比，显然达到最后稳定状态时，两个频率不可 能完全相等，必定存在剩余频差：y r 。
r r(s)
频 率 比 较 器ue 低 通 滤 波 器uc 可 控 频 率 器 件 r 输 出
Kp
U e(s)
H (s)
U c(s)
Kc
r(s) 信 号
图7―8 自动频率控制电路的组成
7.2.2 应用
自动频率微调电路（简称AFC电路）
➢ 图7―9是一个调频通信机的AFC系统的方框图。这里
是以固定中频fI作为鉴频器的中心频率,亦作为AFC
0
U im in
Uimax
Ui
图7―5 延迟AGC特性曲线
7.1.3 放大器的增益控制
➢由于高频放大器的谐振增益为：
Au0
p1 p2 Y fe g
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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 ϕω=，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 ϕωϕϕϕϕ=+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 ϕϕϕ-=。
(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 ϕ+=+=⎰Ω
])()()(1⎰Ω+-=dt t u K w w t f o i ϕ
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=ϕ 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=ϕ，故从环路滤波器的输出就可以得到调频波解调信号。