高頻電子線路ppt講義10反饋控制電路

1、第6章 反饋控制電路 自動增益控制（AGC） AGC電路的作用與組成 AGC電壓的產(chǎn)生 實現(xiàn)AGC的方法 自動頻率控制（AFC） AFC的工作原理 AFC的應(yīng)用 鎖相環(huán)路 鎖相環(huán)路的基本工作原理 鎖相環(huán)路的性能分析 集成鎖相環(huán)路及其應(yīng)用內(nèi)內(nèi)容容提提要要6.1 自動增益控制(AGC)1、AGC電路的作用與組成(1) 作用當輸入信號變化時，保證輸出信號幅度基本恒定。包括：能夠產(chǎn)生一個隨輸入信號大小而變化的控制電壓，即AGC電壓（UAGC）；利用AGC電壓去控制某些級的增益，實現(xiàn)AGC。(2) 組成具有AGC電路的接收機框圖2、AGC電壓的產(chǎn)生6.1 自動增益控制(AGC)分析：中頻信號電壓經(jīng)檢波后

2、，除得到所需音頻信號之外，還得到一個平均直流分量。音頻信號由RL2兩端取出。平均直流分量(反映了輸入信號的幅度)從C3兩端取出，經(jīng)低通后，作為AGC電壓，加到中放管上去控制中放的增益。 (1) 平均值式AGC電路V1、R7和C4組成AGC檢波電路，運放A為直流放大器，UREF為延遲電平。當輸入信號較小時，AGC不起作用。當輸入 信 號 較 大時,AGC將起作用。可見，該AGC電路具有延遲功能。 6.1 自動增益控制(AGC)(2) 延遲式AGC電路(3) 改變放大器的負反饋深度6.1 自動增益控制(AGC)3、實現(xiàn)AGC的方法(1) 改變發(fā)射極電流IE 正向AGC 反向AGC(2) 改變放大器

3、負載由于放大器的增益與負載密切相關(guān)，因此通過改變負載就可以控制放大器的增益 。通過控制負反饋的深度來控制放大器的增益。6.2 自動頻率控制（AFC） 調(diào)幅接收機中的AFC系統(tǒng) 具有AFC電路的調(diào)頻發(fā)射機nAFC的工作原理nAFC的應(yīng)用n組成n工作原理AFC電路組成 作用：自動控制振蕩器頻率穩(wěn)定 組成：鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器 標準頻率fr；輸出頻率fo；誤差電壓uD(t) ；直流控制電壓uC(t)。壓控振蕩器的輸出頻率fo與標準頻率fr在鑒頻器中進行比較，當fo=fr時，鑒頻器無輸出，壓控振蕩器不受影響；當fofr時，鑒頻器即有誤差電壓輸出，其大小正比于(fofr)，經(jīng)低通濾波器濾除交流

4、成分后，輸出的直流控制電壓uc(t)，加到壓控振蕩器上，迫使壓控振蕩器的振蕩頻率fo與fr接近，而后在新的振蕩頻率基礎(chǔ)上，再經(jīng)歷上述同樣的過程，使誤差頻率進一步減小，如此循環(huán)下去，最后fo和fr的誤差減小到某一最小值f時，自動微調(diào)過程停止，環(huán)路進入鎖定狀態(tài)。 AFC工作原理AFC應(yīng)用調(diào)幅接收機 混頻器輸出的中頻信號經(jīng)中頻放大器放大后，除送到包絡(luò)檢波器外，還送到限幅鑒頻器進行鑒頻。鑒頻器中心頻率調(diào)在fI上，它可將偏離中頻的頻率誤差變換成電壓，該電壓通過處理后加到VCO上，VCO振蕩頻率發(fā)生變化，使偏離中頻的頻率誤差減小，直至達到要求。 晶體振蕩器提供標準頻率fr，調(diào)頻振蕩器的中心頻率為fc；鑒頻

5、器的中心頻率調(diào)在(frfc)上。由于fr穩(wěn)定度很高，當fc發(fā)生漂移時，混頻器輸出的頻差也跟隨變化，使限幅鑒頻器輸出電壓發(fā)生變化，經(jīng)濾波器后的誤差電壓加到調(diào)頻振蕩器上，調(diào)節(jié)其振蕩頻率使之中心頻率穩(wěn)定。 AFC應(yīng)用調(diào)頻發(fā)射機6.3之一: 鎖相環(huán)路的基本原理 組成框圖 ui(t)和VCO的uo(t) 在PD中進行比較，PD輸出的誤差電壓ud(t)是二者相位差的函數(shù)。如果兩者頻率相同，相位差恒定，則經(jīng)LF后無輸出；如果兩者頻率不同，則經(jīng)LF后得到控制電壓去控制VCO的振蕩頻率，直至環(huán)路進入“鎖定”狀態(tài)。 工作原理6.3之二: 鎖相環(huán)路的性能分析 鑒相器的電路模型 環(huán)路濾波器的電路模型 壓控振蕩器的電路

6、模型 鎖相環(huán)的相位模型及環(huán)路方程 捕捉過程 跟蹤過程 鎖相環(huán)的基本特性本講內(nèi)容：鑒相器的電路模型1.鑒相器的輸出電壓是ui(t)和uo(t)相位差的函數(shù) 。2.典型的乘積型鑒相器中，鑒相器的低頻分量輸出為：)()()()(sin)(OieeddttttAtu其中 鑒相器框圖 鑒相器電路模型分析3. 乘積型鑒相器具有正弦規(guī)律的鑒相特性。環(huán)路濾波器的電路模型微分方程 ：)()()(dFCtupAtu 常見環(huán)路濾波器的形式 環(huán)路濾波器電路模型其中，AF(p)為傳遞函數(shù)。壓控振蕩器的電路模型 壓控振蕩器的特性可用調(diào)頻特性來表示)(C0r0tuA 壓控振蕩器的電路模型P=d/dt為微分算子 在一定范圍內(nèi)

7、o與 uc(t) 幾乎成線性關(guān)系 有：A A0 0為VCO的壓控靈敏度。 鎖相環(huán)的相位模型及環(huán)路方程 鎖相環(huán)的相位模型)(sin1)()()()()(eFodiotppAAAttttie)()(sin)()(ieFodetpttAAAtp瞬時頻差控制頻差固有頻差 環(huán)路方程捕捉過程環(huán)路由失鎖進入鎖定的過程i 較小ud(t) 能順利通過LF得到uC(t) 控制VCO環(huán)路鎖定 捕捉帶(p ) 環(huán)路由失鎖進入鎖定所允許信號頻率偏離r的最大值。 捕捉時間(P )環(huán)路由失鎖狀態(tài)進入鎖定狀態(tài)所需的時間i較大 ud(t) 通過LF有較大衰減 uC(t) 較小經(jīng)頻率牽引過程時間長環(huán)路鎖定i很大 ud(t) 不能

8、通過LF產(chǎn)生uC(t) VCO不受控環(huán)路失鎖跟蹤過程環(huán)路維持鎖定的過程 能夠維持環(huán)路鎖定所允許的最大固有頻差|i| ，稱為鎖相環(huán)路的跟蹤帶或同步帶。 跟蹤過程（同步過程） 跟蹤帶（同步帶） 跟蹤帶（同步帶）和環(huán)路濾波器的帶寬及壓控振蕩器的頻率控制范圍有關(guān)。 如果輸入信號頻率i 或VCO振蕩頻率o 發(fā)生變化，則VCO振蕩頻率o跟蹤i 而變化，維持o =i 的鎖定狀態(tài)，稱為跟蹤過程或同步過程。鎖相環(huán)的基本特性 環(huán)路鎖定后，輸出信號與輸入信號頻率相等，沒有剩余頻差（有微小固定相差）良好的窄帶特性鎖定后沒有頻差自動跟蹤特性環(huán)路相當于一個高頻窄帶濾波器，只讓輸入信號頻率附近的頻率成份通過環(huán)路在鎖定時，輸

9、出信號頻率和相位能在一定范圍內(nèi)跟蹤輸入信號頻率和相位的變化6.3 之三: 集成鎖相環(huán)路及其應(yīng)用本本講講內(nèi)內(nèi)容容 集成鎖相環(huán)路簡介 鎖相環(huán)的應(yīng)用 頻率合成 鎖相倍頻、分頻與混頻 鎖相調(diào)頻與鑒頻 調(diào)幅波的同頻檢波 彩色電視機色副載波的提取 鎖相接收機 主要技術(shù)指標 鎖相頻率合成器集成鎖相環(huán)簡介 集成鎖相環(huán)按其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)可分為 模擬鎖相環(huán)和數(shù)字鎖相環(huán) 集成鎖相環(huán)按其用途可分為 通用型和專用型 集成鎖相環(huán)按其工作頻率可分為 低頻（1MHz以下）、高頻（130MHz）和超高頻（30MHz以上） 幾種通用的集成鎖相環(huán) L565（低頻）、L562（高頻）和L564（超高頻）應(yīng)用之一：鎖相倍頻、分頻與混頻

10、倍頻電路框圖 當反饋環(huán)路是分頻器時倍頻電路 當反饋環(huán)路是倍頻器時分頻電路 當反饋環(huán)路是混頻器和中頻放大器時混頻電路應(yīng)用之二：鎖相調(diào)頻和鑒頻 鎖相環(huán)調(diào)頻鎖相環(huán)使VCO的中心頻率穩(wěn)定在晶振頻率上，同時調(diào)制信號也加至VCO上，從而實現(xiàn)調(diào)頻當輸入調(diào)頻波的頻率發(fā)生變化時，經(jīng)PD和LF后將得到一個與輸入信號的頻率變化相同的控制電壓，即實現(xiàn)鑒頻鎖相環(huán)鑒頻應(yīng)用之三：調(diào)幅波的同步檢波 原理框圖 工作原理 在對DSB及SSB調(diào)幅信號解調(diào)的同步檢波器中，必須有一與載波信號同頻同相 的同步參考信號。圖中用載波跟蹤鎖相環(huán)路，在VCO輸出端經(jīng)900移相后而得到該信號 。應(yīng)用之四：彩色電視色副載波的提取 原理框圖 工作原理

11、在彩色電視中，為了重現(xiàn)彩色，接收端必須要有與發(fā)送端完全相同的色副載波。而其中的色同步信號是其產(chǎn)生的基準。圖中利用鎖相環(huán)使VCO產(chǎn)生的色副載波，根據(jù)鎖相環(huán)的工作特點，該信號的頻率和相位受輸入端色同步信號的控制。應(yīng)用之五：鎖相接收機 原理框圖 工作原理通過鎖相環(huán)VCO產(chǎn)生本振頻率，實現(xiàn)對輸入信號頻率的跟蹤，保證輸出中頻信號頻率相對穩(wěn)定。頻率合成器的主要技術(shù)指標 頻率范圍頻率合成器的工作頻率范圍 頻率間隔相鄰頻率之間的最小間隔，又稱分辨力 頻率轉(zhuǎn)換時間從一個工作頻率轉(zhuǎn)換到另一個工作頻率，并達到穩(wěn)定工作所需要的時間 頻率穩(wěn)定度與準確度穩(wěn)定度在一定時間內(nèi)頻率偏差標稱頻率的程度準確度實際工作頻率與標稱頻率

12、之間的偏差 頻譜純度輸出信號接的正弦波的程度單環(huán)式鎖相頻率合成器由晶體振蕩器產(chǎn)生標準頻率源fs，經(jīng)參考分頻器R分頻后，得到參考頻率fr = fs /R 送到鑒相器的一輸入端，VCO輸出頻率fo經(jīng)N分頻后送到鑒相器的二輸入端 。環(huán)路鎖定時有fr=fo /N，因此VCO輸出信號頻率為fo = N fS /R= N fr 。即輸出信號頻率fo為輸入?yún)⒖夹盘栴l率fr的N倍，改變N(分頻系數(shù))就可得到不同頻率的輸出。 頻率合成器實例由CD4046組成的頻率合成器：單環(huán)式頻率合成器存在的問題 減小輸出頻率間隔和減小頻率轉(zhuǎn)換時間是矛盾的 。要減小輸出頻率間隔，就必須減小輸入?yún)⒖碱l率fr。因環(huán)路濾波器的帶寬必

13、須小于參考頻率，因而環(huán)路濾波器的帶寬也要壓縮。環(huán)路的捕捉時間或跟蹤時間就要加長，即頻率合成器的頻率轉(zhuǎn)換時間加大。 鎖相環(huán)路內(nèi)接入分頻器后，其環(huán)路增益將下降為原來的1/N。當要求頻率間隔很小時，其分頻比N的變化范圍將很大，導(dǎo)致環(huán)路增益也大幅度的變化，從而影響到環(huán)路的動態(tài)工作性能。 可編程分頻器的分頻比的數(shù)目決定了合成器輸出信道的數(shù)目，而程序分頻的輸入頻率就是合成器的輸出頻率。由于可編程分頻器的工作頻率比較低，無法滿足大多數(shù)通信系統(tǒng)中工作頻率高的要求。多環(huán)式鎖相頻率合成器上圖為三環(huán)頻率合成器組成框圖。它由三個鎖相環(huán)路組成。環(huán)路A和B為單環(huán)頻率合成器，環(huán)C為混頻環(huán)。 吞脈沖程序分頻器工作原理：設(shè)計數(shù)

14、開始時模式控制輸出1，雙模前置分頻器和兩計數(shù)器在輸入脈沖作用下同時計數(shù)，當輔助計數(shù)器計滿A個脈沖后模式控制電路輸出低電平0，輔助計數(shù)器停止計數(shù)，同時使雙模前置分頻器分頻比變?yōu)镻然后繼續(xù)工作，主計數(shù)器也繼續(xù)計數(shù)滿N個脈沖后，使模式控制電路重新恢復(fù)高電平、雙模前置分頻器恢復(fù)(P+1)分頻比，各部件進入第二個計數(shù)周期。 吞脈沖頻率合成器 上圖是用吞脈沖程序分頻器構(gòu)成的吞脈沖頻率合成器，其輸出信號頻率為：f0=(PN+A)fr 可見： fo提高了P倍，而頻率間隔仍保持為fr 。用MC145146構(gòu)成的吞脈沖頻率合成器 本章小結(jié) AGC電路是接收機的重要輔助電路之一，它使接收機的輸電路是接收機的重要輔助電路之一，它使接收機的輸出信號在輸入信號變化時能基本穩(wěn)定，故得到廣泛的應(yīng)用。出信號在輸入信號變化時能基本穩(wěn)定，故得到廣泛的應(yīng)用。 自動頻率控制自動頻率控制(AFC)也稱自動頻率微調(diào)，是用來控制振蕩器也稱自動頻率微調(diào)，是用來控制振蕩器的振蕩頻率以提高頻率穩(wěn)定度的振蕩頻率以提高頻率穩(wěn)定度 。 鎖相環(huán)路是利用相位的調(diào)節(jié)，以消除頻率誤差的自動控制系鎖相環(huán)路是利用相位的調(diào)節(jié)，以消除頻率誤差的自動控制系統(tǒng)，它由鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器等組成。統(tǒng)，它由鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器等組成。 在鎖相環(huán)路中，由失