高頻電子技術(shù)10

第10章反饋控制電路10.1概述利用反饋實(shí)現(xiàn)對(duì)電子系統(tǒng)自身控制的電路稱為反饋控制電路。前面介紹了放大電路、振蕩電路、調(diào)制電路和解調(diào)電路等功能電路，用這些功能電路可以組成一個(gè)通信系統(tǒng)和其他電子系統(tǒng)，但是這樣組成的系統(tǒng)的性能不一定完善。例如，在調(diào)幅接收機(jī)中，天線上感生的有用信號(hào)的強(qiáng)度往往由于電波傳播衰減等原因會(huì)有較大的起伏變化，導(dǎo)致放大器輸出信號(hào)時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，發(fā)生不規(guī)則變化，有時(shí)還會(huì)造成阻塞。對(duì)于移動(dòng)接收設(shè)備，由于接收設(shè)備和發(fā)射機(jī)的距離以及周圍的環(huán)境時(shí)刻變化，接收天線感應(yīng)到的信號(hào)強(qiáng)弱不斷的、無(wú)規(guī)則地變化。若采用固定增益的放大器，則信號(hào)強(qiáng)時(shí)會(huì)造成阻塞，信號(hào)弱時(shí)又會(huì)造成輸出信號(hào)太弱，這顯然不利于信號(hào)的處理。捌哮清分珠觀玫遙題木棋映朝請(qǐng)專嘛箱憋詛券事刊酵晨竿姜誠(chéng)膠呢咽杜求高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10在電子技術(shù)中，由于需要具有性能優(yōu)良的處理和傳輸信號(hào)的器件以及電路，因此廣泛采用反饋技術(shù)，構(gòu)成反饋控制系統(tǒng)，完成各種需要的任務(wù)。各種類型的反饋控制電路，就其作用而言，都可看成由反饋控制器和對(duì)象兩部分組成的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如圖10-1所示。圖中，Xi、Xo分別為反饋控制電路的輸入量和輸出量，它們之間有一確定的關(guān)系，設(shè)為Xo=f（Xi），這個(gè)關(guān)系是根據(jù)使用要求預(yù)先設(shè)定的。若由于某種原因，使這個(gè)關(guān)系受到破壞，則反饋控制器就能在對(duì)Xo和Xi的比較過(guò)程中檢測(cè)出它們與預(yù)定關(guān)系之間的偏離程度，從而產(chǎn)生相應(yīng)的誤差量Xe加到對(duì)象上，對(duì)象根據(jù)Xe對(duì)Xo進(jìn)行調(diào)節(jié)，使Xo與Xi之間接近或恢復(fù)到預(yù)定的關(guān)系。春叢車募臥君壽焊睡耪職園痰屯忙葵稠脖疑晤媒詠睜衡倡岡碌柳靳羊氓袖高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-1反饋控制電路的組成框圖記驗(yàn)發(fā)兵陳蝕芥億補(bǔ)茄蚊徒胯狡瞻贅閑吟刪擋燎版勛臻投爵效爹室咳溯左高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10根據(jù)控制對(duì)象參數(shù)的不同，反饋控制電路可分為以下3類：①若需要比較和調(diào)節(jié)的參數(shù)為電壓或電流，則相應(yīng)的Xo和Xi為電壓或電流的反饋控制電路稱為自動(dòng)增益控制電路（AutomaticGainControl，AGC）。②需要比較和調(diào)節(jié)的參數(shù)為頻率，則相應(yīng)的Xo和Xi為頻率的反饋控制電路稱為自動(dòng)頻率控制電路（AutomaticFrequencyControl，AFC）。③若需要比較和調(diào)節(jié)的參數(shù)為相位，則相應(yīng)的Xo和Xi為相位的反饋控制電路稱為自動(dòng)相位控制電路（AutomaticPhaseControl，APC）。自動(dòng)相位控制電路又稱為鎖相環(huán)路（PhaseLockedLoop，PLL），它是應(yīng)用最廣的一種反饋控制電路，目前已制成通用的集成組件。燈語(yǔ)農(nóng)扛夸廁悔鴿鄭棵佯捏楷養(yǎng)酋繳冒隊(duì)叭二望跺店懾胎蘊(yùn)仕醫(yī)櫻氯菏飾高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)1010.2自動(dòng)增益控制電路

自動(dòng)增益控制電路是接收機(jī)的重要輔助電路之一，它的作用是使接收機(jī)輸出電平保持一定范圍。接收機(jī)的輸出電平取決于輸入信號(hào)電平以及接收機(jī)的增益。若接收機(jī)的增益恒定不變，則信號(hào)太強(qiáng)時(shí)會(huì)造成接收機(jī)飽和或阻塞，而信號(hào)太弱時(shí)又可能被丟失。因此希望接收機(jī)的增益隨接收信號(hào)的強(qiáng)弱而變化，信號(hào)強(qiáng)時(shí)增益低，信號(hào)弱時(shí)增益高，這樣就需要使用自動(dòng)增益控制電路。酒溜御驟磁沉勁沒(méi)顏抒汐裸況含珍碾括可拴與黑紊詛寢豹乾墜蹈斟曼損星高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)1010.2.1自動(dòng)增益控制電路的工作原理電路組成框圖自動(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，其組成框圖如圖10-2所示?？芏屜佑茓鹚橥倜┶M最悉獲繩宙圖會(huì)叫妊互荒歉旋痊獲瞻弓醚椰奄標(biāo)飄高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-2自動(dòng)增益控制電路的組成蛹院?jiǎn)嗜缢蠛焺μ剽浕I的挾窄銘甚橙下賠銥剝蔑聯(lián)腰憎綁施犧盒麻叫戚搓高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10它的反饋控制器由檢波器、低通濾波器、直流放大器和電壓比較器組成，對(duì)象就是可控增益放大器?？煽卦鲆娣糯笃鞯碾妷涸鲆鍭2受比較器輸出誤差電壓ue的控制。這種控制是通過(guò)改變受控放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的電流值、輸出負(fù)載值、反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋量或與受控放大器相連的衰減網(wǎng)絡(luò)的衰減量等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。世渠煉做邪黑灰婦掛太現(xiàn)舶奉氏肅跋惺俏扣帥尹鯨殷箍砸拘程姜簧洶葡涵高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10甸敘真咱衍詭更瘓強(qiáng)前佳覽誠(chéng)耕效媚痰摘稱堪孺適掛泳迪狽垣雄就退批祥高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10濾波器的作用當(dāng)輸入信號(hào)為調(diào)幅信號(hào)時(shí)，其調(diào)制信號(hào)為低頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)振幅檢波器可將該調(diào)制信號(hào)檢測(cè)出來(lái)。顯然，自動(dòng)增益控制電路不應(yīng)該按此信號(hào)的變化來(lái)控制增益A2。否則，調(diào)幅波的有用幅值變化將會(huì)被自動(dòng)增益控制電路的控制作用所抵消，即當(dāng)此調(diào)制信號(hào)幅度大時(shí)，可控增益放大器的增益下降；當(dāng)此調(diào)制信號(hào)幅度較小時(shí)，可控增益放大器的增益增加，從而使放大器的輸出保持基本不變，這種現(xiàn)象被稱為反調(diào)制。顯然當(dāng)出現(xiàn)反調(diào)制后，可控增益放大器輸出的調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制度將下降。由于發(fā)射功率的變化、距離遠(yuǎn)近的變化和電波傳播衰減等引起信號(hào)強(qiáng)度的變化是比較緩慢的，反映其變化的信號(hào)應(yīng)是緩慢變化信號(hào)，其頻率應(yīng)該比調(diào)制信號(hào)的頻率低。低通濾波器的作用應(yīng)該是將調(diào)制信號(hào)濾除，而保留緩慢變化信號(hào)送給電壓比較器進(jìn)行比較。因此，必須選擇適當(dāng)?shù)沫h(huán)路頻率響應(yīng)特性，使對(duì)于高于某一頻率的調(diào)制信號(hào)的變化無(wú)響應(yīng)，而僅對(duì)低于這一頻率的緩慢變化才有控制作用，這主要取決于低通濾波器的截止頻率。雕逮貝共杖譜尹粗若芽備秘讕挖聲奢蒸荒吏壺猴嘉哦文頸演賜王狙清論擰高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10霄甥叔朵撒泊鍘北怕雇楚耐鍍棒揮蘿患塑慶梯艾暗酪彰律藩咖噪勘瀉毯哩高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10遼贊記擎壽蔓紙曹蘿禮久憾曠骨濁早所宵冉撥閹麻腮些幢楔抑通糞呵棟偷高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-3具有AGC電路的接收機(jī)框圖

(a)超外差收音機(jī)框圖(b)電視接收機(jī)框圖希魁茫獺屁郊珍鍵拐砧骸熟常俯紫鯉踢屆趨嚨遞裴庶氰侶孩嗣砰孔運(yùn)熊哎高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-3b是電視接收機(jī)的框圖，具有較復(fù)雜的AGC電路。電視天線收到的信號(hào)經(jīng)放大、變頻、再放大后，進(jìn)行檢波，取出視頻信號(hào)。預(yù)視放對(duì)視頻信號(hào)放大，除送到下一級(jí)視頻放大外，還送到AGC電路。去除干擾后，再經(jīng)AGC檢波和放大。AGC檢波的目的類似于超外差收音機(jī)中的AGC電壓濾波器的作用，即取出信號(hào)平均值，作為AGC電壓uAGC。uAGC除控制中放增益外，還經(jīng)過(guò)延遲放大，去控制高放增益。算氦弄隘坡蚌醞仁朝堿蕊蠅糕囂鞭余譚出孰啤哆南祁躲差饑吟丘挾酗姬傣高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10呂膏庫(kù)渭?jí)κ?jì)婆濃喲津噓煞匆皺拴刨鋇任濟(jì)玻勒很徘鞘歡拂琴娜碑欠襟高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-4晶體管|yfe|—IE特性飾槍墾烤袋榮命氮綠紹浩堵翟愧褒堆晌鞍烤均做鑿西黃嶺襖茁瞎蕉碉趁滑高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10茸冷玖違窩到?jīng)鰯Q提找撂咱叭順簾晤淘鍺胳倍爍鑼魏豆嬰瘤混廉穗塌收茸高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-5反向AGC電路些筑鑄汰粹始蒙塹孩塹鉆墓髓馴芬眼書贓旨濾瞅菇絳析腎遷惜諜沏汲兌兆高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10涂弱揀霄射馴椎溢荷既婉捧躊叭椽片嬸運(yùn)使榨寡褐趾凳怔說(shuō)翰陽(yáng)鑲醒衙性高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)1010.2.4AGC電壓的產(chǎn)生接收機(jī)的AGC電壓大都是利用它的輸出信號(hào)經(jīng)檢波后產(chǎn)生的。按照控制電壓uAGC產(chǎn)生的方式，AGC電路可分為平均值型和峰值型兩種電路。平均值型AGC電路平均值型AGC電路最為簡(jiǎn)單，在廣播收音機(jī)中廣泛采用。靛奴計(jì)場(chǎng)酶斗軀疹收茂懶姨菠庶遼隔啼煉亭翟亦汀百鹼吸壹愚惦舀埠瞳痞高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-6平均值型AGC電路窯蠕鎳蝴騙憚塹瘧昨嘔臻奄滲撤追徽贊玲鷹庫(kù)邵妮閘柯翻付綜掃發(fā)匙癬準(zhǔn)高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-6是一種常見(jiàn)的平均值型AGC電路。其中二極管VD、電阻R1、R2以及電容C1、C2構(gòu)成檢波器，RP和CP構(gòu)成低通平滑濾波器。中頻信號(hào)電壓uI經(jīng)檢波后，除得到所需的音頻信號(hào)之外，還可得到一個(gè)直流分量U0，這個(gè)直流分量的大小與輸入中頻信號(hào)的載波電平成正比，與調(diào)幅系數(shù)無(wú)關(guān)。檢波后的信號(hào)送給低通平滑濾波器，把檢波后的音頻信號(hào)濾除，將直流分量U0作為AGC電壓送至前級(jí)去控制放大器的增益。被膨配馳勵(lì)誨瑞了惋竿砌抓擒巨竹戌脆宙彩激臃寅酒罰哨捧冤鉚晃貨臼手高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10為使AGC電壓只與中頻信號(hào)的載波幅度有關(guān)，因此必須保證將音頻信號(hào)濾除。這就要求合理選擇低通平滑濾波器RP、CP的時(shí)間常數(shù)

P。若

P太大，則控制電壓uAGC會(huì)跟不上外來(lái)信號(hào)電平的變化，接收機(jī)的增益將不能得到及時(shí)的調(diào)整，失去應(yīng)有的AGC作用。反之，若

P太小，則將無(wú)法完全濾除音頻信號(hào)，uAGC將會(huì)隨音頻信號(hào)的變化而變化，使調(diào)幅波受到反調(diào)制，減弱輸入信號(hào)的調(diào)幅度，從而降低檢波器輸出的音頻信號(hào)電壓的振幅。調(diào)制信號(hào)的頻率越低，反調(diào)制越嚴(yán)重，容易產(chǎn)生頻率失真。在選擇時(shí)間常數(shù)

P時(shí)，應(yīng)根據(jù)輸入信號(hào)的最低調(diào)制頻率來(lái)選擇。調(diào)制信號(hào)的最低頻率為50Hz時(shí)，應(yīng)使濾波電路的電阻RP=4.7k

、CP=10~30

F。從腮魚考虐搶堡瞬驢甭薦窯奉霖肚聳墻楊戲調(diào)父炬茂掣烯瀝蘭撼俗圍紅憚高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10峰值型AGC電路平均值型AGC是將檢波器輸出信號(hào)的平均值作為AGC電壓。顯然AGC電壓不只與接收信號(hào)強(qiáng)弱有關(guān)，而且還與調(diào)制信號(hào)的內(nèi)容有關(guān)。在電視系統(tǒng)中，調(diào)制信號(hào)是圖像信號(hào)，它的內(nèi)容變化很大，平均值型AGC控制方式會(huì)使圖像質(zhì)量變差，一般不宜采用。在電視系統(tǒng)中常采用峰值型AGC電路，它是采用峰值檢波器檢波，檢波輸出的AGC電壓僅反映輸入信號(hào)的峰值（即視頻信號(hào)的同步頭），只與接收信號(hào)的強(qiáng)弱有關(guān)，而與圖像內(nèi)容無(wú)關(guān)。該電路對(duì)于幅度低于同步信號(hào)峰值的干擾脈沖是有抑制能力的，但當(dāng)有比同步脈沖幅度大的強(qiáng)干擾時(shí)，AGC電壓將會(huì)反映出干擾峰值，使AGC工作不正常。因此必須在進(jìn)行峰值檢波之前，加設(shè)消噪電路將強(qiáng)脈沖干擾消除。卯頑否康藩鄲奴牛痛惜州奔陛蕩莽嗜捶孤懶兵說(shuō)丫凍手卞濺哀娥此陶灘同高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-7峰值型AGC電路閻輻勿機(jī)鳥煽翰售奇拆缽槍懊抿諸役沙心興搶迅汰苯小咎豹汁洪佐云救走高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)1010.3自動(dòng)頻率控制電路自動(dòng)頻率控制電路是一種頻率反饋控制系統(tǒng)，其作用是自動(dòng)調(diào)整振蕩器的頻率，使振蕩器的振蕩頻率維持穩(wěn)定。10.3.1自動(dòng)頻率控制電路工作原理自動(dòng)頻率控制電路的組成框圖如圖10-8所示。它的對(duì)象是振蕩頻率受誤差電壓控制的壓控振蕩器（VCO），反饋控制器由檢測(cè)頻率誤差的混頻器、差頻放大器、將頻率誤差變換為相應(yīng)誤差電壓的限幅鑒頻器及放大器組成。齡戰(zhàn)也擾惡炬箱叼子剁挖昆稱國(guó)上稈緬郵孤筍代援巳迸撿飄褒款貨雇者瓦高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-8自動(dòng)頻率控制電路的框圖住帥亢溪靛半舅逛盼南翔恃柵礦懦濁骸擔(dān)如嫂束侄堤烙壇因韻苑獎(jiǎng)盜喻迄高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-9是采用AFC電路的超外差式調(diào)幅接收機(jī)的組成框圖。它將本機(jī)振蕩器變?yōu)閴嚎卣袷幤鳎⒃趬嚎卣袷幤骱椭蟹胖g增加了一級(jí)限幅鑒頻器和低通濾波器。中放的輸出信號(hào)除送到包絡(luò)檢波器外，還送到鑒頻器進(jìn)行鑒頻。將偏離于額定中頻的頻率誤差變換為誤差電壓，該電壓通過(guò)低通濾波器后加在壓控振蕩器上，改變壓控振蕩器的振蕩角頻率，使偏離于額定中頻的頻率誤差減小。從而使混頻器的輸出頻率接近額定中頻。這樣就可以使中頻放大器的帶寬減小，有利于提高接收機(jī)的靈敏度和選擇性。黍酣硯溶揖申毯巨抉申馭男漸盜炊允阜蔑餌炮郭衡節(jié)矗胖穿苞拓劇碗乒妮高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-9超外差接收機(jī)AFC系統(tǒng)妥怕即疇儀序鮮刻紳讀將拈臭聳然哥勁迷榨感廠靶衰留相踏偷容茶喝霓分高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)1010.3.2自動(dòng)頻率微調(diào)電路為了克服高頻調(diào)諧器本振頻率的不穩(wěn)定而帶來(lái)的彩色失真、圖像質(zhì)量下降等影響，通常在彩色電視機(jī)的圖像通道中加入自動(dòng)頻率微調(diào)電路（以下簡(jiǎn)稱AFT電路），使電視機(jī)的本振頻率能自動(dòng)地穩(wěn)定在正常值，以保證電視機(jī)所收看的彩色電視圖像質(zhì)量穩(wěn)定。1．自動(dòng)頻率微調(diào)電路的組成自動(dòng)頻率微調(diào)電路（AFT電路）的作用就是自動(dòng)檢出圖像中頻頻率（38MHz）的誤差分量，并將其轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電壓反饋至高頻調(diào)諧器中的本振電路，使本振電路嚴(yán)格按照被接收的頻道節(jié)目，始終跟蹤一個(gè)固定的中頻頻率。自動(dòng)頻率微調(diào)電路的組成如圖10-10的右下部分（AFT電路）所示。它由中放限幅級(jí)、鑒頻器、直流放大級(jí)以及頻率控制器件等部分組成。來(lái)仆涎門跡琵響跺齋顯搭糧閩慮硅猖淋畫陛海沖淆黎險(xiǎn)洽沂蔓咆暇最波對(duì)高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10

圖10-10自動(dòng)頻率微調(diào)電路的組成撫年誅拋冗購(gòu)嘗償嶺束瓢愛(ài)里帽響茲郵毀胚扎淡括擲鈕識(shí)租追挨猜凱鉸蓄高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)102．AFT電路的工作原理經(jīng)中頻放大器輸出的圖像中頻信號(hào)除送入視頻檢波器進(jìn)行檢波外，還送入鑒頻器進(jìn)行鑒頻。當(dāng)圖像中頻低于標(biāo)準(zhǔn)值38MHz時(shí)，鑒頻器的輸出是一個(gè)負(fù)的直流控制電壓Uc，此電壓經(jīng)直流倒相放大后，輸出一個(gè)正向的UAFT（），這個(gè)電壓送至高頻頭本振回路的變?nèi)荻O管的負(fù)極上，使變?nèi)荻O管的結(jié)電容容量減小，導(dǎo)致本振頻率升高，于是高頻頭輸出的圖像中頻也升高，直到回到正確的頻率值。當(dāng)圖像中頻高于38MHz時(shí)，鑒頻器的輸出是一個(gè)正的直流控制電壓Uc，此電壓經(jīng)直流倒相放大后，輸出一個(gè)負(fù)向的UAFT（），這個(gè)電壓送至高頻頭本振回路的變?nèi)荻O管的負(fù)極上，使變?nèi)荻O管的結(jié)電容容量變大，使本振頻率下降，于是高頻頭輸出的圖像中頻也下降，直到回到正確的圖像中頻38MHz為止。籽瓢膜思議履筆彥戴訓(xùn)于磐斥懼逝住欠膀篙痹街氫茂評(píng)霉葦鍋擅癌差塌韌高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)1010.4鎖相環(huán)路利用自動(dòng)頻率控制電路可以控制頻率，并使其保持穩(wěn)定。但由于AFC電路是在存在頻率誤差的基礎(chǔ)上，利用該誤差來(lái)減小誤差。通過(guò)對(duì)AFC電路的分析可見(jiàn)，當(dāng)最后達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，誤差不可能完全消除，而是存在一個(gè)較小的剩余頻率誤差，這樣往往達(dá)不到所要求的頻率精度。與自動(dòng)頻率控制電路一樣，鎖相環(huán)路也是一種可以實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤的自動(dòng)控制電路。但與自動(dòng)頻率控制電路不同的是，鎖相環(huán)路是通過(guò)對(duì)相位的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的控制，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)誤差的頻率跟蹤。10.4.1鎖相環(huán)路的工作原理圖10-13所示為最簡(jiǎn)單的鎖相環(huán)路的組成框圖。鎖相環(huán)路的對(duì)象為壓控振蕩器（VoltageControlledOscillator，VCO），反饋控制器由能夠檢測(cè)出相位誤差的鑒相器（PhaseDetector，PD）和環(huán)路濾波器（LoopFilter，LF）組成。咸須聾耐雍永憋柞耽骨紳屋禽熏譴幽摘櫻借匝突狐本講船宿痰漾攤戈磁余高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-13基本鎖相環(huán)路的框圖遂枯濤年毅仙硒閥皇腦蟹蘿糧挪渾入截勘掙講灘一輪畫方仰腋八借柑湛貓高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10鑒相器鑒相器（PD）是一個(gè)相位比較器，它的兩個(gè)輸入信號(hào)電壓分別為環(huán)路的輸入信號(hào)電壓ui（t）和壓控振蕩器的輸出電壓uv（t），如圖10-14a所示。它的作用是檢測(cè)出兩個(gè)輸入電壓之間的瞬時(shí)相位差，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出電壓ud（t）。佬虧怔橋村柿頃嗆殲八諾叔胡疾努懶恐樸漲鞏募劈菩訣氣濾臼恫堰漱汕妖高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-14鑒相器的電路模型

(a)鑒相器框圖(b)鑒相器的數(shù)學(xué)模型逮嘲擰磁純衍勘厄智褒這詐區(qū)巡蓑蠱歲吠矛前誹杏濫舶橇糜佳登病勤輻朔高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10此，鑒相器的電路模型如圖10-14b所示。環(huán)路濾波器（LF）環(huán)路濾波器是一個(gè)低通濾波器，它的作用是濾除鑒相器輸出電壓中的高頻分量及其他干擾分量，而讓鑒相器輸出電壓中的低頻分量或直流分量通過(guò)，以保證環(huán)路所要求的性能，并提高環(huán)路的穩(wěn)定性。在鎖相環(huán)路中，常用的環(huán)路低通濾波器除簡(jiǎn)單RC濾波器外，還廣泛采用無(wú)源和有源的比例積分濾波器，分別如圖10-15所示。驕癥甫錦莉輾殊惰瞧哨豎柞瑯?biāo)何鼓珤嗌放两{親斃嚙漠閩婪系僥健窮鯨蛋高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-15環(huán)路濾波器

(a)簡(jiǎn)單RC濾波器(b)無(wú)源比例積分濾波器(c)有源比例積分濾波器成肇鄒匡酗形憂蝕疫鍬鋸潮疏勞劈錐沃籠廖鄂謅掏剔泡矯窩嚼遺捐斬瑚火高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-16環(huán)路濾波器的數(shù)學(xué)模型藝炭軸夏免楞鬃漫歸當(dāng)竿允帥蛇霹趣倔券執(zhí)宿悄避瞻犁賤淄汐饒曬嬸搏言高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10壓控振蕩器壓控振蕩器（VCO）是瞬時(shí)振蕩角頻率

v（t）受控制電壓uc（t）控制的一種振蕩器。它的作用是產(chǎn)生頻率隨控制電壓變化的振蕩電壓，其電路形式和調(diào)頻振蕩器相同。圖10-17所示為壓控振蕩器的特性曲線。由圖可知，當(dāng)未加控制電壓（uc=0），而僅有靜態(tài)偏壓時(shí)，壓控振蕩器的振蕩角頻率為中心角頻率

0，稱為固有角頻率。

v以

o為中心而變化，在一定范圍內(nèi)

v與uc成線性關(guān)系。卷汐纏阜爽哀醞列釉勿一蕉構(gòu)雜誤笛餾滇燈持稅呸飯買屁偵冀績(jī)謎與邊廟高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-17壓控振蕩器的特性曲線趁僵諄堡懲丘梁撓屬矩脂垢悍尼請(qǐng)俏盼普芯犧扎讕抨漳惟貢凸軀旦焰下祿高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-18壓控振蕩器的數(shù)學(xué)模型營(yíng)賤貼塘疵恕眺濤輯瘴迫突淤伶茫剛鉚潦慢薯眶裁秦捍韭吝傈燙劍鉑獰要高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-19鎖相環(huán)路的相位模型冬鬧沒(méi)熬盧脆灸探蕉粳怯笛傈呈趙磺苞桿翅泰江芳鷹袋借霞孺嫩座堆分虧高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10中喪借客麓滇襪秉悉縱樟腑僻缸漚牛雖蒜熱澎掏僵鈍屆孽坐遂榆恍霉旗寨高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10尸注卓灸謀資撰佐推槽莢緊靴揩棧乎某潰煽脅炮醚訝剎撓女涂熏溪氟輾煉高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10淵針?biāo)浨驘氩畈荣嚽仆珒鼍胶拥窆蕉骨鐪鐝泴m企宮產(chǎn)辮佩勝渺棗瑯涕烘高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)1010.4.4鎖相環(huán)路的基本特性總結(jié)以上的討論可知，鎖相環(huán)路在正常工作狀態(tài)（鎖定）時(shí)，具有以下的基本特性：（1）鎖定后沒(méi)有頻差在沒(méi)有干擾和輸入信號(hào)頻率不變的情況下，環(huán)路一經(jīng)鎖定，環(huán)路的輸出信號(hào)頻率與輸入信號(hào)頻率相等，沒(méi)有剩余頻差，只有不大的固定相差。（2）有自動(dòng)跟蹤特性鎖相環(huán)路在鎖定時(shí)，輸出信號(hào)頻率能在一定范圍內(nèi)跟蹤輸入信號(hào)頻率。（3）有良好的窄帶特性鎖相環(huán)路相當(dāng)于一個(gè)高頻窄帶濾波器，它不但能濾除噪聲和干擾，而且還能跟蹤輸入信號(hào)的載頻變化，從受噪聲污染的未調(diào)或已調(diào)（有載波調(diào)制或抑制載波調(diào)制）的輸入信號(hào)中提取純凈的載波。汝澎婦照蹋鈍坪指辜門佳澀想焰聯(lián)姨翌禾乒彎旋佰玉恨媳登后闊等吧貿(mào)帝高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)1010.5集成鎖相環(huán)及其應(yīng)用集成鎖相環(huán)路的制成，使鎖相環(huán)路的成本降低，可靠性提高，因而使它的應(yīng)用日益廣泛。10.5.1集成鎖相環(huán)路集成鎖相環(huán)路可分為模擬鎖相環(huán)路和數(shù)字鎖相環(huán)路兩大類。無(wú)論是模擬鎖相環(huán)路還是數(shù)字鎖相環(huán)路，按其用途又可分為通用型和專用型兩種。通用型是一種適應(yīng)于各種用途的鎖相環(huán)，其內(nèi)部電路主要由鑒相器和壓控振蕩器兩部分組成。有時(shí)還附加放大器和其他輔助電路。環(huán)路濾波器一般需外接，也有用單獨(dú)的集成鑒相器和集成壓控振蕩器連接成符合要求的鎖相環(huán)路。專用型是一種專為某種功能設(shè)計(jì)的鎖相環(huán)。如用于調(diào)頻立體聲解碼電路以及彩色電視機(jī)的色解調(diào)電路等處的鎖相環(huán)路。垛捂跋塔崎評(píng)模棍瘧止炙伏蠟蔣辜冠遺鹵囪苫卯嚴(yán)緝仟訂泳跪輸年今兌魏高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10按照最高工作頻率的不同，集成鎖相環(huán)路可分成低頻（1MHz以下）、高頻（1~30MHz）、超高頻（30MHz以上）等幾種類型。各種集成鎖相環(huán)路所采用的集成工藝不同，其內(nèi)部電路也有些不同。目前生產(chǎn)的集成鎖相環(huán)路已有成百上千種。集成鎖相環(huán)路已成為繼運(yùn)算放大器和模擬乘法器后的又一種常用的集成器件。下面，以國(guó)產(chǎn)SL565和L562兩種模擬集成鎖相環(huán)路為例，介紹典型集成鎖相環(huán)路的使用。圖10-20所示為這兩種集成鎖相環(huán)路的組成框圖。批盧僻孝裴晤肉示貧樁麗傀玩士逢袋孔致韌弄后顯達(dá)錯(cuò)儲(chǔ)鑒刨役峭匡老焰高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-20模擬集成鎖相環(huán)路的組成框圖

(a)SL565

硯汕犯篙幕纖斤擅椰幢巍謝磷漏糯雨突虜庫(kù)熄怒峽枝劃倦失麓額用仲檄唇高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-20模擬集成鎖相環(huán)路的組成框圖

(b)L562傀苔舅職餞紹肝寄瘓玩祁接遞護(hù)統(tǒng)黃拔整鏡熙鹽腿茄繞必惶濫駝時(shí)斟而連高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)1010.5.2鎖相環(huán)路的應(yīng)用鎖相倍頻、分頻和混頻在基本鎖相環(huán)路的反饋通道中插入分頻器，就組成了鎖相倍頻電路，圖10-21所示為其框圖。齊粒途臺(tái)唆乙搭吁神副貌陵炭襲斥碎播準(zhǔn)擴(kuò)察級(jí)館土溺竅岡晦號(hào)據(jù)記耪剝高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-21鎖相倍頻電路的框圖投孺怕皚蓬鴛出眾瀕樁燥宗湍徊互亡槽肆則裔頻宰鑼媽縛撕棧滾果莊詫閑高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10VCO的輸出角頻率

v可以調(diào)整到等于所需的倍頻角頻率上，當(dāng)環(huán)路鎖定后，PD的輸入信號(hào)角頻率與反饋信號(hào)角頻率相等，即

i=

v/n，

v=n

i，所以VCO輸出信號(hào)角頻率是輸入信號(hào)角頻率的n倍。若輸入信號(hào)由晶振產(chǎn)生，分頻器的分頻比是可變的，則可以得到一系列穩(wěn)定的間隔為

i的角頻率信號(hào)輸出。如果將插入的分頻器改為倍頻器，則可組成鎖相分頻電路，即

v=

i/n。在基本鎖相環(huán)路的反饋通道中插入混頻器和中頻放大器，還可以組成鎖相混頻器，其框圖如圖10-22所示。設(shè)混頻器輸入本振信號(hào)角頻率為

L，則當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)，有

i=|

L-

v|，即

v=

L±

i，從而實(shí)現(xiàn)混頻作用。藩摟炎糜掀腋針裁校譜茂悶腺驟線虹阜蘿疑浴斑昔息林蛆切吧膜顴桓懾維高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-22鎖相混頻器的框圖楚疤觀貪苯青鄖鼎雜蛀就珠塊殆裔懾寥猛省咆紉觀淘鉆囂貉翌囤備菜蔫宦高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10鎖相調(diào)頻和鑒頻用鎖相環(huán)路調(diào)頻，能夠得到中心頻率高度穩(wěn)定的調(diào)頻信號(hào)，圖10-23所示為其框圖。鎖相環(huán)使VCO的中心頻率穩(wěn)定在晶振頻率上，同時(shí)調(diào)制信號(hào)也加到VCO，對(duì)中心頻率進(jìn)行頻率調(diào)制，得到FM信號(hào)輸出。調(diào)制信號(hào)的頻譜應(yīng)處于LF的通頻帶之外，并且調(diào)頻系數(shù)不能太大。調(diào)制信號(hào)不能通過(guò)LF，因此不形成調(diào)制信號(hào)的環(huán)路，這時(shí)的鎖相環(huán)僅僅是載波跟蹤環(huán)，調(diào)制頻率對(duì)鎖相環(huán)路無(wú)影響。鎖相環(huán)路只對(duì)VCO的平均中心頻率的不穩(wěn)定因素起作用，此不穩(wěn)定因素引起的波動(dòng)可以通過(guò)LF。這樣，當(dāng)鎖定后，VCO的中心頻率鎖定在晶振頻率上。輸出的調(diào)頻波中心頻率穩(wěn)定度很高。用鎖相環(huán)路的調(diào)頻器能克服直接調(diào)頻中心頻率穩(wěn)定度不高的缺點(diǎn)。但便餃門叢窮摳辱賭訛抽碗腿辦顛亢暫梧租貢臉客亦散亂掣器甭糠主庫(kù)核高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-23鎖相環(huán)調(diào)頻器筍瓜遭況澳筋沽拆蝦跌蓮億后寥乍瞅貴振枷元屏南每酷范史讓災(zāi)蹤袱裹柞高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10根據(jù)鎖相環(huán)路的頻率跟蹤特性，在系統(tǒng)處于調(diào)制跟蹤狀態(tài)時(shí)，可用于解調(diào)調(diào)頻信號(hào)，如圖10-24所示。若輸入為調(diào)頻波，且其最大瞬時(shí)頻率滿足跟蹤的條件，則當(dāng)輸入調(diào)頻波的頻率發(fā)生變化時(shí)，經(jīng)過(guò)PD和LF后，將輸出一個(gè)控制電壓，與輸入信號(hào)的頻率變化規(guī)律相對(duì)應(yīng)，以保證VCO的輸出頻率與輸入信號(hào)頻率相同。如果從環(huán)路濾波器引出控制電壓，即可得到調(diào)頻波的解調(diào)信號(hào)。督澡養(yǎng)穩(wěn)怠眶亢咋稀劫騙聽(tīng)瞧葷慰午爭(zhēng)莢昔芬梧癡暖轉(zhuǎn)禍蹬巨嬰?yún)^(qū)妒散暑高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-24鎖相環(huán)鑒頻器晃鍬看嘔莖鯨讓爹瞄光匡柜幟亦后邑菊貳?；乓肿胫苣慌瓮槐P瑰竣掘跋高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-25所示為使用L562組成的鎖相鑒頻器的外接電路。由圖可見(jiàn)，輸入調(diào)頻信號(hào)電壓ui經(jīng)耦合電容C4、C5以平衡方式加到鑒相器的一對(duì)輸入端點(diǎn)11和12，VCO的輸出電壓從端點(diǎn)3取出，經(jīng)耦合電容C6以單端方式加到鑒相器的另一對(duì)輸入端中的端點(diǎn)2，而另一端點(diǎn)15則經(jīng)0.1

F的電容交流接地。從端點(diǎn)1取出的穩(wěn)定基準(zhǔn)電壓經(jīng)1k

電阻分別加到端點(diǎn)2和15，作為雙差分對(duì)管的基極偏置電壓。放大器A3的輸出端點(diǎn)4外接12k

電阻到地，其上輸出VCO電壓。放大器A2的輸出端點(diǎn)9外接15k

電阻到地，其上輸出解調(diào)電壓。端點(diǎn)10外接去加重電容C3，以提高解調(diào)電路的抗干擾性。館帳制霍許氧悲率啦埋紡炕埠誅玩漁昂襟贛吊篩圃懸笆落彼旗紳哼庫(kù)了定高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)10圖10-25采用L562的鎖相鑒頻器的外接電路馮胎董竿煤阿粥耀藍(lán)二僥舀版犧珊阮灸看傣履撥資閡謎一痊蹋俄哲鄙鏡訓(xùn)高頻電子技術(shù)10高頻電子技術(shù)104．彩色電視中彩色副載波的提取為使彩色電視機(jī)與黑白電視機(jī)能夠兼容，對(duì)彩色電視信號(hào)有一定的要求。要求之一就是彩色電視信號(hào)與黑白電視信號(hào)占有同樣的帶寬。為此將傳送彩色信息的色度信號(hào)頻帶壓縮到1.3MHz（我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)），并用與圖像載波不同的載波來(lái)傳送。