第 6 章 反馈控制电路
6.1 反馈控制电路概述
6.2 锁相环路性能分析
6.3 集成锁相环及其应用
第 6 章 反馈控制电路
6.1 反馈控制电路概述
6.1.1 自动电平控制电路
6.1.2 自动频率控制电路
6.1.3 自动相位控制电路 (锁相环路 )
为了提高通信系统和电子设备的性能指标或实现某些
特定要求, 必须采用各种反馈控制电路 。
反馈控制电路的预定关系,xo = g(xi)
反馈控制器：比较 xo,xi 产生误差量 xe。
对象：根据 xe 对 xo 调解, 稳定时接近预定关系 。
反馈控制电路是一种有误差的控制电路 。
根据控制对象参数不同反馈控制电路分为以下三类,
自动电平控制电路
自动频率控制电路
自动相位控制电路
6.1.1 自动电平控制电路
一, 工作原理
对象为可控增益放大器, 其
输入信号,vi = Vimcos? t
输出信号,vo = Vomcos? t
增益,)(
)()(
im
om
e ?
??
V
VvA =,
受误差电压控制 。
自动电平控制电路
输入量 xi 为 vr, 输出量 xo 为 Vom 。
预定关系,Vom = Kvr
K — 特定常数
误差电压,
?
?
?
?
??=
=
??
????
vv
vvvvA
v
0
)(r
e ；；
满足预定关系时,ve = 0
调节过程,
① 增益控制特性,
② 反馈控制器的比较特性 。
满足预定关系
ve = 0,Vom = Kvr
Vom(Vim 增大或 A(0) 变化 )
增大到 Vom0, 使误差电压增大,
Vom0 调整为 V ?om,振幅减小,
误差电压减小, 再 调整使振幅
变为 V ?om, 反复循环直到达到
A 点, 进入 稳定状态 。
AI, Ar 越大剩余幅差越小 。
二、应用
1,自动增益控制电路 (AGC)
自动增益控制电路的作用：当输出信号电压变化很大
时, 保持输出电压几乎不变 。
调幅接收机加入 AGC 电路是为了接收机输出的信号
稳定, 避免声音忽强忽弱 。
高放, 混频, 中放构成的可控增益放大器 。
AGC 检波器输出正比于中放输出的调幅波的载波振幅
Vom 的直流, 经直流放大器产生误差电压 ve, 控制放大器的
增益, 使输出信号的载波振幅 Vom 稳定 。
2,已调波功率放大器
已调波功率
放大器电路加入
自动电平控制电
路是为了减小非
线性失真, 实现
良好的线性放大 。
根据输入信号
检出的 vr 与输出检
出的 v+ 相比较, 输
出误差电压 ve, 调
整功率放大器的增
益, 从而有效地减
小非线性失真 。
6.1.2 自动频率控制电路
一, 工作原理
自动频率控制电路的主要作用是自动调整振荡器的频
率 。
环路的输入量,
vi(t) 的角频率 ?i
环路的输出量,
vo(t) 的角频率 ?o
预定关系,?o ? ?i = ?e0
?e ? ? vd ??
vc ?? ?o ?
反复循环后, 环
路锁定 。 VCO 不稳
定引起的较大角频差
??e0, 减小到 ??e?。
限幅鉴频器 ? 频率比较器 转换特性 ??e ? vc
放大器
VCO ? 可控频率电路 转换特性 vc ? ??e
混频器
(a)??o = ??e0,①
→ ②
(b)M 锁定时的平衡
点, 剩余角频差 ???
(c)M, P 稳定平衡
点, 但 P 点环路已失去
调解作用 。 N 不稳定平
衡点 。
同步带,??H = ???e02
捕捉带,??p = ???e03
二、应用
1,自动频率微调电路
采用微调电路的调幅接收机, 中频放大器的带宽可以减
小, 有利于提高接收机的灵敏度和选择性 。
2,调频负反馈解调器
与普通限幅鉴频器相比, 调频负反馈解调器的突出优点
是解调门限低 。
3,线性扫频
电路
采用自动频率
控制电路的扫频信
号发生器能减小扫
频信号的失真 。
6.1.3 自动相位控制电路 (锁相环路 )
与自动频率控制电路一样, 锁相环路 (PLL) 也是一种
实现频率跟踪的自动控制电路, 而且跟踪是无误差的, 即
VCO 输出信号频率恒等于
输入信号频率 。
一, 组成框图
二, 控制过程
?o ? (?o ? ?i) ?
[?o(t) ? ?i(t)] ? ? 调
整 VCO ? ?o = ?i
环路锁定, 保持
固有相差 ?o。
图 6–1–3 用旋转矢量说明锁相环路的控制过程
(a)失锁 (? 0 > ? i) (b)锁定 (? 0 = ? i)
以上讨论了三种反馈控制电路, 它们的区别在输入和输
出所取得参量不同, 因而反馈控制器和对象也就不同, 但都
是自动调节系统, 具有相同的调解过程, 可以采用相同的分
析方法 。
6.1 反馈控制电路概述
6.2 锁相环路性能分析
6.3 集成锁相环及其应用
第 6 章 反馈控制电路
6.1 反馈控制电路概述
6.1.1 自动电平控制电路
6.1.2 自动频率控制电路
6.1.3 自动相位控制电路 (锁相环路 )
为了提高通信系统和电子设备的性能指标或实现某些
特定要求, 必须采用各种反馈控制电路 。
反馈控制电路的预定关系,xo = g(xi)
反馈控制器：比较 xo,xi 产生误差量 xe。
对象：根据 xe 对 xo 调解, 稳定时接近预定关系 。
反馈控制电路是一种有误差的控制电路 。
根据控制对象参数不同反馈控制电路分为以下三类,
自动电平控制电路
自动频率控制电路
自动相位控制电路
6.1.1 自动电平控制电路
一, 工作原理
对象为可控增益放大器, 其
输入信号,vi = Vimcos? t
输出信号,vo = Vomcos? t
增益,)(
)()(
im
om
e ?
??
V
VvA =,
受误差电压控制 。
自动电平控制电路
输入量 xi 为 vr, 输出量 xo 为 Vom 。
预定关系,Vom = Kvr
K — 特定常数
误差电压,
?
?
?
?
??=
=
??
????
vv
vvvvA
v
0
)(r
e ；；
满足预定关系时,ve = 0
调节过程,
① 增益控制特性,
② 反馈控制器的比较特性 。
满足预定关系
ve = 0,Vom = Kvr
Vom(Vim 增大或 A(0) 变化 )
增大到 Vom0, 使误差电压增大,
Vom0 调整为 V ?om,振幅减小,
误差电压减小, 再 调整使振幅
变为 V ?om, 反复循环直到达到
A 点, 进入 稳定状态 。
AI, Ar 越大剩余幅差越小 。
二、应用
1,自动增益控制电路 (AGC)
自动增益控制电路的作用：当输出信号电压变化很大
时, 保持输出电压几乎不变 。
调幅接收机加入 AGC 电路是为了接收机输出的信号
稳定, 避免声音忽强忽弱 。
高放, 混频, 中放构成的可控增益放大器 。
AGC 检波器输出正比于中放输出的调幅波的载波振幅
Vom 的直流, 经直流放大器产生误差电压 ve, 控制放大器的
增益, 使输出信号的载波振幅 Vom 稳定 。
2,已调波功率放大器
已调波功率
放大器电路加入
自动电平控制电
路是为了减小非
线性失真, 实现
良好的线性放大 。
根据输入信号
检出的 vr 与输出检
出的 v+ 相比较, 输
出误差电压 ve, 调
整功率放大器的增
益, 从而有效地减
小非线性失真 。
6.1.2 自动频率控制电路
一, 工作原理
自动频率控制电路的主要作用是自动调整振荡器的频
率 。
环路的输入量,
vi(t) 的角频率 ?i
环路的输出量,
vo(t) 的角频率 ?o
预定关系,?o ? ?i = ?e0
?e ? ? vd ??
vc ?? ?o ?
反复循环后, 环
路锁定 。 VCO 不稳
定引起的较大角频差
??e0, 减小到 ??e?。
限幅鉴频器 ? 频率比较器 转换特性 ??e ? vc
放大器
VCO ? 可控频率电路 转换特性 vc ? ??e
混频器
(a)??o = ??e0,①
→ ②
(b)M 锁定时的平衡
点, 剩余角频差 ???
(c)M, P 稳定平衡
点, 但 P 点环路已失去
调解作用 。 N 不稳定平
衡点 。
同步带,??H = ???e02
捕捉带,??p = ???e03
二、应用
1,自动频率微调电路
采用微调电路的调幅接收机, 中频放大器的带宽可以减
小, 有利于提高接收机的灵敏度和选择性 。
2,调频负反馈解调器
与普通限幅鉴频器相比, 调频负反馈解调器的突出优点
是解调门限低 。
3,线性扫频
电路
采用自动频率
控制电路的扫频信
号发生器能减小扫
频信号的失真 。
6.1.3 自动相位控制电路 (锁相环路 )
与自动频率控制电路一样, 锁相环路 (PLL) 也是一种
实现频率跟踪的自动控制电路, 而且跟踪是无误差的, 即
VCO 输出信号频率恒等于
输入信号频率 。
一, 组成框图
二, 控制过程
?o ? (?o ? ?i) ?
[?o(t) ? ?i(t)] ? ? 调
整 VCO ? ?o = ?i
环路锁定, 保持
固有相差 ?o。
图 6–1–3 用旋转矢量说明锁相环路的控制过程
(a)失锁 (? 0 > ? i) (b)锁定 (? 0 = ? i)
以上讨论了三种反馈控制电路, 它们的区别在输入和输
出所取得参量不同, 因而反馈控制器和对象也就不同, 但都
是自动调节系统, 具有相同的调解过程, 可以采用相同的分
析方法 。
