高頻電子線路17課件

1、 根據(jù)控制對(duì)象參量的不同, 反饋控制電路可分為三類： 自動(dòng)增益控制Automatic Gain Control , 簡(jiǎn)稱 自動(dòng)頻率控制Automatic Frequency Control , 簡(jiǎn)稱自動(dòng)相位控制Automatic Phase Control , 簡(jiǎn)稱 根據(jù)控制對(duì)象參量的不同, 反饋控制電路可分為1.4 反饋控制電路原理及其分析方法 反饋控制電路是一種自動(dòng)調(diào)節(jié)電路，它可以通過(guò)負(fù)反饋的方式， 改善和提高電子系統(tǒng)的性能指標(biāo)，或者實(shí)現(xiàn)某些特定的技術(shù)要求。 在通信系統(tǒng)中，反饋控制電路是一種不可缺少的組成部分。 1.4 反饋控制電路原理及其分析方法 反饋圖1.4.1 反饋控制系統(tǒng)的組成 1

2、.4.1 反饋控制原理 圖1.4.1 反饋控制系統(tǒng)的組成 1.4.1 反饋控制原理 圖中（）、 （）、 （）、（）、（）和（）分別是（）、（）、（）、（）、 （）和（）的拉氏變換式。 誤差信號(hào)提取電路輸出的誤差信號(hào)（）通常與（）和（）的差值成正比, 設(shè)比例系數(shù)為b, 則有 e(t)=kbr(t)-f(t) 寫成拉氏變換式, 有 E(s)= =kb R(s)-F(s) 圖中（）、 （）、 （）、（將可控器件作為線性器件對(duì)待, 有 c是比例系數(shù)。將上式寫成拉氏變換式, 有 Y(s)=kcC(s) 實(shí)際電路中一般都包括濾波器, 其位置可歸在控制信號(hào)發(fā)生器或反饋網(wǎng)絡(luò)中, 所以將這兩個(gè)環(huán)節(jié)看作線性網(wǎng)絡(luò)。

3、其傳遞函數(shù)分別為: 將可控器件作為線性器件對(duì)待, 有 c是比例系數(shù)。將上式寫成由此可以求出整個(gè)系統(tǒng)的兩個(gè)重要傳遞函數(shù)如下： 閉環(huán)傳遞函數(shù) 誤差傳遞函數(shù) 利用拉氏變換的終值定理可求得系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差值為 (1.4.7)（1.4.8）由此可以求出整個(gè)系統(tǒng)的兩個(gè)重要傳遞函數(shù)如下： 閉環(huán)傳遞函數(shù) 7.5 自動(dòng)頻率控制電路 7.5.1 工作原理 自動(dòng)頻率控制（）電路由頻率誤差信號(hào)控制電路、 低通濾波器和可控頻率器件三部分組成, 其方框圖如圖7.5.1所示。 圖 7.5.1 自動(dòng)頻率控制電路的組成 7.5 自動(dòng)頻率控制電路 7.5.1 工作原理圖 壓控振蕩器（） y(t)=y0+kcuc(t) (7.5.1)

4、kc是壓控靈敏度。 鑒頻器輸出誤差電壓為 ue=kb(0-y)=kb(r-y) (7.5.2)壓控振蕩器（）鑒頻器輸出誤差電壓為 7.5.2 主要性能指標(biāo) 對(duì)于電路, 我們主要關(guān)心的是其暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)以及跟蹤特性。 1. 暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 根據(jù)圖7.5.1, 參照式（1.4.7）可求得電路的閉環(huán)傳遞函數(shù)如下： (7.5.4) 7.5.2 主要性能指標(biāo) (7.5.4) 由此得到輸出信號(hào)角頻率的拉氏變換式為(7.5.5) 對(duì)上式求拉氏反變換, 即可得到電路的時(shí)域響應(yīng), 包括暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。 由此得到輸出信號(hào)角頻率的拉氏變換式為(7.5.5) 2. 跟蹤特性 根據(jù)圖7.5.1, 參照式（1.4.8

5、）可求得電路的誤差傳遞函數(shù)如下：(7.5.6) 2. 跟蹤特性(7.5.6) 參照式（1.4.9）可進(jìn)一步求得電路中誤差角頻率e的時(shí)域穩(wěn)態(tài)誤差值如下：(7.5.7) 參照式（1.4.9）可進(jìn)一步求得電路中誤差角頻率圖 7.5.3 調(diào)幅接收機(jī)中的AFC電路方框圖 7.5.3 應(yīng)用 電路應(yīng)用較廣, 擇其主要簡(jiǎn)介如下。 1. 在調(diào)幅接收機(jī)中用于穩(wěn)定中頻頻率 圖 7.5.3 調(diào)幅接收機(jī)中的AFC電路方框圖 7.5. . 在調(diào)頻接收機(jī)中用于改善解調(diào)質(zhì)量為了保證解調(diào)質(zhì)量, 必須使其輸入信噪比高于門限值。 提高中放的信噪比可以通過(guò)降低其輸出噪聲來(lái)實(shí)現(xiàn), 而降低噪聲又可采用壓縮中放帶寬的方法。 采用電路來(lái)壓縮

6、調(diào)頻接收機(jī)的中放帶寬, 從而改善解調(diào)質(zhì)量, 這樣的系統(tǒng)稱為調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)器。 . 在調(diào)頻接收機(jī)中用于改善解調(diào)質(zhì)量 圖 7.5.4 調(diào)頻負(fù)反饋電路方框圖 圖 7.5.4 調(diào)頻負(fù)反饋電路方框圖 顯然, 采用調(diào)頻負(fù)反饋方法雖然減小了中放的輸出噪聲, 但由于中頻頻偏被壓縮, 使鑒頻器輸出解調(diào)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍減小, 整體的鑒頻靈敏度降低, 這一點(diǎn)是不利的。 所以, 是否采用調(diào)頻負(fù)反饋方式以及反饋量的大小應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而決定。 調(diào)幅接收機(jī)中頻穩(wěn)定電路與調(diào)頻負(fù)反饋電路雖然都是用電路實(shí)現(xiàn)的, 但兩者的目的和參數(shù)選擇是不一樣的： 前者的目的是盡量減小中頻信號(hào)的頻率偏移, 理想情況是頻率偏移為零。通常將前者稱為載波跟

7、蹤型, 將后者稱為調(diào)制跟蹤型。 顯然, 采用調(diào)頻負(fù)反饋方法雖然減小了中放的輸 7.5.4 實(shí)用電路介紹 在電視接收機(jī)中, 信號(hào)從天線進(jìn)入高頻調(diào)諧器, 經(jīng)與本振頻率進(jìn)行混頻之后, 送入中頻放大器, 然后進(jìn)行視頻檢波, 輸出全電視信號(hào)。 為了穩(wěn)定 MHz中頻載波, 從而保證圖像和伴音的質(zhì)量, 要求本振頻率隨時(shí)跟蹤輸入信號(hào)載頻, 所以在電視接收機(jī)里都采用了電路, 或者稱為T（Automatic Frequency Tune）電路。 7.5.4 實(shí)用電路介紹圖 7.5.5 AN5132中的AFT電路 圖 7.5.5 AN5132中的AFT電路 6.7 接收機(jī)中的自動(dòng)增益控制電路 6.7.1 工作原理與

8、性能指標(biāo) 1電路組成框圖 自動(dòng)增益控制電路是一種在輸入信號(hào)幅值變化很大的情況下, 通過(guò)調(diào)節(jié)可控增益放大器的增益, 使輸出信號(hào)幅值基本恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化的一種電路。6.7 接收機(jī)中的自動(dòng)增益控制電路 6.7.1 工作原理與性圖 6.7.1 自動(dòng)增益控制電路的組成 Uy =g (uc) Ux圖 6.7.1 自動(dòng)增益控制電路的組成 Uy =g (uc 3. 濾波器的作用整個(gè)環(huán)路應(yīng)具有低通傳輸特性, 這樣才能保證僅對(duì)信號(hào)電平的緩慢變化有控制作用。尤其當(dāng)輸入為調(diào)幅信號(hào)時(shí), 為了使調(diào)幅波的有用幅值變化（例如普通調(diào)幅波的包絡(luò)變化）不會(huì)被自動(dòng)增益控制電路的控制作用所抵消（此現(xiàn)象稱為反調(diào)制）, 也就是說(shuō)，

9、環(huán)路截止頻率必須低于調(diào)制信號(hào)的最低頻率，才不會(huì)出現(xiàn)反調(diào)制。 3. 濾波器的作用 4. 控制過(guò)程說(shuō)明 設(shè)輸出信號(hào)振幅Uy與控制電壓uc的關(guān)系為 Uy = Uy0+kcuc=Uy0+ Uy 根據(jù)式(6.7.1)又有 Uy =Ag(uc)Ux= Ag(0)+kguc Ux其中 Ag(uc) = Ag (0)+ kguc又有 Uy0= Ag (0) Ux0 4. 控制過(guò)程說(shuō)明Uy = Uy0+kcuc=Uy式中的Uy0是控制信號(hào)為0時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)振幅, 也就是理想的輸出信號(hào)振幅，Ux0和g（）是相應(yīng)的輸入信號(hào)振幅和放大器增益, c和皆為常數(shù), 表示均為線性控制。 若低通濾波器對(duì)于直流信號(hào)的傳遞函數(shù)

10、 （s）, 當(dāng)誤差信號(hào)ue時(shí), 由圖6.7.1可寫出UR 和Uy0、x0之間的關(guān)系，即 UR=k2k3Uy0=k2k3Ag(0)Ux0 (6.7.2) 式中的Uy0是控制信號(hào)為0時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)振幅, 也就是理 當(dāng)輸入信號(hào)振幅UxUx0且保持恒定時(shí), 環(huán)路經(jīng)自身調(diào)節(jié)后達(dá)到新的平衡狀態(tài), 這時(shí)的誤差電壓為 ue=kb (R-k2k3y) 又 uy=Ag()+kck1 ueUx 從以上兩式可知, ue0, 否則與式(6.7.2)比較, 將有Ux=Ux0, 與條件不符合。同時(shí)也說(shuō)明y y0, 即電路是有電平誤差的控制電路。 式中，k2、k3和kb均為比例系數(shù)。 當(dāng)輸入信號(hào)振幅UxUx0且保持恒定時(shí)

11、, 環(huán) 5. 動(dòng)態(tài)范圍從對(duì)電路的實(shí)際要求考慮, 一方面希望輸出信號(hào)振幅的變化越小越好, 即與理想電壓振幅Uy0的誤差越小越好； 另一方面也希望容許輸入信號(hào)振幅x的變化越大越好, 也就是說(shuō), 在給定輸出信號(hào)幅值變化范圍內(nèi), 容許輸入信號(hào)振幅的變化越大, 則表明電路的動(dòng)態(tài)范圍越寬, 性能越好。 5. 動(dòng)態(tài)范圍 設(shè)o是電路限定的輸出信號(hào)振幅最大值與最小值之比（輸出動(dòng)態(tài)范圍）, 即 i為電路容許的輸入信號(hào)振幅的最大值與最小值之比（輸入動(dòng)態(tài)范圍）, 即 則有 (6.7.5) 設(shè)o是電路限定的輸出信號(hào)振幅最大值與最 6.響應(yīng)時(shí)間特性 電路是通過(guò)對(duì)可控增益放大器增益的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)振幅變化的限制, 而

12、增益的變化又取決于輸入信號(hào)振幅的變化。 所以, 要求電路的反應(yīng)既要能跟得上輸入信號(hào)振幅的變化速度, 又不會(huì)出現(xiàn)反調(diào)制現(xiàn)象, 這就是響應(yīng)時(shí)間特性。 對(duì)電路的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度的要求取決于輸入信號(hào)Ux的類型和特點(diǎn), 根據(jù)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短分別有慢速AGC和快速AGC之分。 而響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短的調(diào)節(jié)由環(huán)路帶寬決定, 主要是低通濾波器的帶寬。低通濾波器帶寬越寬, 則響應(yīng)時(shí)間越短, 但容易出現(xiàn)反調(diào)制現(xiàn)象。 增益動(dòng)態(tài)范圍和響應(yīng)時(shí)間是AGC電路的兩個(gè)主要性能指標(biāo)。 6.響應(yīng)時(shí)間特性6.7.2 電路類型 . 簡(jiǎn)單電路 在簡(jiǎn)單電路中, 參考電平UR。這樣, 無(wú)論輸入信號(hào)振幅Ux大小如何, 的作用都會(huì)使增益g減小, 從而使輸出信

13、號(hào)振幅Uy減小。其輸出特性如圖6.7.2所示。 簡(jiǎn)單電路的優(yōu)點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單, 在實(shí)用電路中不需要電壓比較器；缺點(diǎn)是對(duì)微弱信號(hào)的接收很不利, 因?yàn)檩斎胄盘?hào)振幅很小時(shí), 放大器的增益仍會(huì)受到反饋控制而有所減小。若前級(jí)放大器的增益減小，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的噪聲系數(shù)下降，從而使接收靈敏度降低。所以, 簡(jiǎn)單電路適用于輸入信號(hào)振幅較大的場(chǎng)合。 6.7.2 電路類型圖 6.7.2 簡(jiǎn)單AGC電路的輸入/輸出特性 圖 6.7.2 簡(jiǎn)單AGC電路的輸入/輸出特性 圖 6.7.3 延遲AGC電路的輸入/輸出特性 2. 延遲電路 在延遲電路里有一個(gè)起控門限, 即比較器參考電平UR。 由式（6.7.2）可知, 它對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)振幅即為Ux0, 也就是圖6.7.3中的Uxmin。 圖 6.7.3 延遲AGC電路的輸入/輸出特性 6.7.3 實(shí)用電路介紹 圖6.7.4是晶體管收音機(jī)中的簡(jiǎn)單電路。 23組成低通濾波器, 從檢波后的音頻信號(hào)中取出緩變直流分量作為控制信號(hào)直接對(duì)晶體管進(jìn)行增益控制。 若音頻信號(hào)中的直流分量增大，則C3上的電位升高， 晶體管基極電位升高，be極靜態(tài)電壓減小， 集電極平均電流減小， 增益下降。 調(diào)節(jié)可變電阻2, 可以使低通濾波器的截止頻率