第八章__反馈控制电路.ppt

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1、第八章 反馈控制电路n自动增益控制电路（自动增益控制电路（Automatic Gain Control，简称，简称AGC）n自动频率控制电路（自动频率控制电路（Automatic Frequency Control，简，简称称AFC）n自动相位控制自动相位控制-锁相环（锁相环（Phase Locked Loop，简称，简称PLL）的基本原理）的基本原理 n频率合成器频率合成器（Synthesizer）1当输入信号电压变化很大时，当输入信号电压变化很大时，保持接收机输出电压恒定或基保持接收机输出电压恒定或基本不变。本不变。低通滤波器第一节 自动增益控制电路 电压比较器可控增益 放大器控制信号 发

2、生器 电平检测器 直流放大器自动增益控制电路的作用自动增益控制电路的作用：自动增益控制电路类型自动增益控制电路类型：简单简单AGC电路电路 延迟延迟AGC电路电路（有一个起控门限）延迟AGC特性曲线 简单AGC特性曲线 2AGC的性能指标的性能指标：第一节 自动增益控制电路前置前置AGC、后置、后置AGC与基带与基带AGC 动态范围动态范围 响应时间响应时间 前置前置AGC是指是指AGC处于解调以前，由高频（或中频）信号中提取检测信号，处于解调以前，由高频（或中频）信号中提取检测信号，通过检波和直流放大，控制高频（或中频）放大器的增益。前置通过检波和直流放大，控制高频（或中频）放大器的增益。前

3、置AGC的动态范围的动态范围与可变增益单元的级数、每级的增益和控制信号电平有关，通常可以做的很大。与可变增益单元的级数、每级的增益和控制信号电平有关，通常可以做的很大。后置后置AGC是从解调后提取检测信号来控制高频（或中频）放大器的增益。由于是从解调后提取检测信号来控制高频（或中频）放大器的增益。由于信号解调后信噪比较高，信号解调后信噪比较高，AGC就可以对信号电平进行有效的控制。就可以对信号电平进行有效的控制。基带基带AGC是整个是整个AGC电路均在解调后的基带进行处理。基带电路均在解调后的基带进行处理。基带AGC可以用数字可以用数字处理的方法完成，这将成为处理的方法完成，这将成为AGC电路

4、的一种发展方向。电路的一种发展方向。响应时间的长短的调节由环路带宽决定响应时间的长短的调节由环路带宽决定，主要是低通滤波器的带宽。，主要是低通滤波器的带宽。低低通滤波器带宽越宽，则响应时间越短通滤波器带宽越宽，则响应时间越短，但容易出现反调制现象。所谓的，但容易出现反调制现象。所谓的反调制是指当输入调幅信号时，调幅波的有用幅值变化被反调制是指当输入调幅信号时，调幅波的有用幅值变化被AGC电路的控电路的控制作用所抵消。制作用所抵消。3第二节 自动频率控制电路 频率比较器 低通滤波器 压控振荡器 自动频率控制是利用误差信号的反馈作用来控制被稳定的振荡自动频率控制是利用误差信号的反馈作用来控制被稳定

5、的振荡器频率，使之稳定。器频率，使之稳定。工作原理工作原理：稳定频率的另一种方法稳定频率的另一种方法自动频率控制自动频率控制 4第二节 自动频率控制电路主要性能指标主要性能指标：暂态和稳态特性暂态和稳态特性 跟踪特性跟踪特性 应用应用：自动频率微调电路（简称自动频率微调电路（简称AFC电路）电路）电视机中的自动微调（电视机中的自动微调（AFT）电路）电路 调频通信机的AFC系统方框图AFT电路完成将输入信号偏离标准中频（38MHz）的频偏大小鉴别出来，并线性地转化成慢变化的直流误差电压，反送至调谐器本振回路的AFT变容二极管两端，以微调本振频率，从而保证中频准确、稳定。AFT原理方框图 5第三

6、节 锁相环的基本原理 AFC电路电路是以消除频率误差为目的反馈控制电路。由于它的基本原理是以消除频率误差为目的反馈控制电路。由于它的基本原理是是利用频率误差电压去消除频率误差利用频率误差电压去消除频率误差，所以当电路达到平衡状态之后，必，所以当电路达到平衡状态之后，必然会有剩余频率误差存在，即然会有剩余频率误差存在，即频率误差不可能为零频率误差不可能为零。这是它固有的缺点。这是它固有的缺点。锁相环锁相环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。但它的基本原理原理是利用相位误差去消除频率误差是利用相位误差去消除频率误差，所以当电路达到平衡状

7、态时，所以当电路达到平衡状态时，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，从而实现无频无频率误差的频率跟踪和相位跟踪率误差的频率跟踪和相位跟踪。6第三节 锁相环的基本原理工作原理工作原理：设参考信号为 输出信号为 两信号之间的瞬时相差为：瞬时频差为：得到输出信号的频率偏移量：输出信号的工作频率为：7位差 。第三节 锁相环的基本原理基本环路方程基本环路方程 1.鉴相器 鉴相器（PD）又称为相位比较器，它是用来比较两个输入信号之间的相8第三节 锁相环的基本原理2.环路滤波器 环路滤波器的模型(a)时域模型；(b)频域模型(1)RC积分滤

8、波器(2)无源比例积分滤波器(3)有源比例积分滤波器 9故VCO在复频域的表示式为：第三节 锁相环的基本原理3.压控振荡器 压控振荡器(VCO)是一个电压-频率变换器，它的振荡频率应随输入控制电压 线性地变化。VCO的输出对鉴相器起作用的不是瞬时角频率而是它的瞬时相位：VCO的传递函数为：10第三节 锁相环的基本原理4.环路相位模型和基本方程 瞬时频差=固有频差-控制频差 11第三节 锁相环的基本原理几个术语几个术语 当在当在环环路的作用下，路的作用下，调调整控制整控制频频差等于固有差等于固有频频差差时时，瞬，瞬时时相差相差趋趋向于一个固定向于一个固定值值，并一直保持下去，并一直保持下去，此时

9、我们认为锁相环路进入锁定状态。此时我们认为锁相环路进入锁定状态。锁定状态锁定状态 跟踪过程跟踪过程 跟踪是在锁定的前提下，输入参考频率和相位在一定的范围内，以一跟踪是在锁定的前提下，输入参考频率和相位在一定的范围内，以一定的速率发生变化时，输出信号的频率和相位以同样的规律跟随变化，这定的速率发生变化时，输出信号的频率和相位以同样的规律跟随变化，这一过程称为环路的跟踪过程。一过程称为环路的跟踪过程。12第三节 锁相环的基本原理失锁状态失锁状态 失锁状态就是瞬时频差失锁状态就是瞬时频差(r-v)总不为零的状态。总不为零的状态。捕获过程捕获过程 开机、换频或由开环到闭环，一开始环路总是失锁的。因此，

10、环路需要开机、换频或由开环到闭环，一开始环路总是失锁的。因此，环路需要经历一个由失锁进入锁定的过程，这一过程称为捕获过程。经历一个由失锁进入锁定的过程，这一过程称为捕获过程。环环路能否路能否发发生捕生捕获获是与固有是与固有频频差的差的大小有关。大小有关。只有当只有当 小到某一小到某一频频率范率范围时围时，环环路才能捕路才能捕获获入入锁锁，这这一范一范围围称称为环为环路的捕路的捕获带获带 。13第三节 锁相环的基本原理锁相环应用锁相环应用AM信号同步信号同步检检波器波器14第四节 频率合成器1直接式频率合成器（直接式频率合成器（DS-Direct Synthesizer）2间接式频率合成器（间接式频率合成器（IS-Indirect Synthesizer）15第四节 频率合成器3直接数字式频率合成器（直接数字式频率合成器（DDS-Direct Digital Synthesizer）DDS的输出频率为 16