第八章反馈控制电路课件.ppt

1、第八章反馈控制电路优选第八章反馈控制电路ppt2、反馈控制电路的组成、反馈控制电路的组成比较器比较器控制信号控制信号 发生器发生器可控可控器件器件反馈反馈网络网络参考信号参考信号ur(t)误差信号误差信号ue(t)控制信号控制信号uc(t)输出信号输出信号uo(t)反馈反馈信号信号uf(t)输入信号输入信号ui(t)自动增益控制电路自动增益控制电路概概 述述 1、反馈控制电路、反馈控制电路自动频率控制电路自动频率控制电路自动相位控制电路自动相位控制电路8.1 自动增益控制电路自动增益控制电路一、概述一、概述二、二、AGC组成与工作原理组成与工作原理三、三、AGC电路电路四、四、AGC的性能指标

2、的性能指标一一.AGC(Automatic Gain Control)概述概述 利用反馈控制量控制放大器的增利用反馈控制量控制放大器的增益，使放大器的输出稳定（基本不变）益，使放大器的输出稳定（基本不变）1.概概 念念2.AGC电路必电路必要性要性 3.功能功能滤除ud(t)中的高频成分，得到控制电压uc(t)(a)时域模型 (b)频域模型它利用反馈控制量自动调节振荡器的振荡频率，uC(t)=0，由此引起的电压变化可以通过低通滤波器转变为电压的变化。AGC的动态范围是在给定的输出信号振幅变化范围内，容许输入信号振幅的变化范围.AFC电路的闭环传递函数：AGC(Automatic Gain Co

3、ntrol)概述具有AFC的调频发射机框图当在环路的作用下，调整控制频差等于固有频差时，瞬时相差e(t)趋向于一个固定值，并一直保持下去，这种状态称为锁相环路进入了锁定状态。1 自动增益控制电路只要有输入信号，AGC就起控制作用，对接收弱信号不利。将鉴相器、环路滤波器和压控振荡器的模型连接4、环路相位模型和基本方程由高频（或中频）信号中提取检测信号,可控增益放大器的控制过程AGC(Automatic Gain Control)概述鉴频器的中心频率调整在（fr fc）上。使振荡频率稳定在某一预期的标准频率附近。能不能使频率达到零误差?二、二、AGCAGC电路组成与工作原理电路组成与工作原理反馈反

4、馈信号信号uf参考信号参考信号Ur输出信号输出信号UO可控增益可控增益放大器放大器Kv电压比较电压比较器器 KP控制信号控制信号发生器发生器K1输入信号输入信号误差信号误差信号ue控制信号控制信号ucui反馈网络反馈网络 直流放直流放大器大器K2低低 通通滤波器滤波器电平检测器电平检测器UO=Kv(uc)Ui可控增益放大器的控制过程可控增益放大器的控制过程控制晶体管发射极电流实现增益控制控制晶体管发射极电流实现增益控制ku gmgm IEQ/UT通常，将控制电压加至三极管的基极或发射极。通常，将控制电压加至三极管的基极或发射极。UC+VCCV返回返回IEQuiR1R2三三.自动增益控制电路自动

5、增益控制电路Uo0Ui()ovciUK u U优点：线路简单，在实用电路中不需要电压比较器。优点：线路简单，在实用电路中不需要电压比较器。AGC(Automatic Gain Control)概述能不能使频率达到零误差?要求AGC电路的反应既要能跟得上输入信号振幅的变化速度，又不会出现反调制现象.即频率误差不可能为零。使振荡频率稳定在某一预期的标准频率附近。(2)无源比例积分滤波器AFC电路中误差角频率的时域稳定误差值：AFC电路的闭环传递函数：环路能够继续维持锁定状态的最大固有频差锁定状态，瞬时频差满足：可控增益放大器的控制过程LPF电路达到平衡状态之后，必然会有剩余频率环路输入频率r和相位

6、r 均为常数的信号，假设输入信号频率r增大时，固有频差0=|r 0|也增大，这使稳态相差增大，从而使直流控制电压增大，这必使VCO产生的控制频差v增大。具有延迟式AGC的调幅接收机b.具有简单具有简单AGC的的 可控增益放大器可控增益放大器反馈控制器反馈控制器 LPF高频高频放大器放大器混频器混频器中频中频放大器放大器检波器检波器低频低频输出输出RCUCAGC电压电压中频调幅波中频调幅波检波电路检波电路去低放去低放LPF调幅接收机调幅接收机Uo0Ui简单简单AGC的的缺点：缺点：只要有输入信号，只要有输入信号，AGC就起控制作用，对接收弱信号不利。就起控制作用，对接收弱信号不利。()ovciU

7、K u U优点：线路简单，在实用电路中不需要电压比较器。优点：线路简单，在实用电路中不需要电压比较器。2延迟延迟AGC电路电路 在延迟在延迟AGC电路中，有一个启控门限，即比较器参考电压电路中，有一个启控门限，即比较器参考电压Ur，它对应的输入信号振幅为它对应的输入信号振幅为Uimin，称为称为AGC的起控门限的起控门限Uo0UiUominUomaxUiminUimaxa.延迟延迟AGC特性曲线特性曲线Ur低频低频信号信号AGC电压电压延迟电压延迟电压 Urb.具有延迟式具有延迟式AGC的调幅接收机的调幅接收机高频高频放大器放大器混频器混频器中频中频放大器放大器检波器检波器中频中频放大器放大器

8、AGC检波器检波器C1R1RCVD至检至检波器波器UrAGC电压电压VCC低频信号低频信号uiui 3 3前置前置AGC、后置、后置AGC与基带与基带AGC 后置后置AGC：前置前置AGC：基带基带AGC：AGC处于解调以前处于解调以前,由高频（或中频）信号中提取检测信号由高频（或中频）信号中提取检测信号,再通过检波和直流放大器再通过检波和直流放大器,从解调信号中提取检测信号，从解调信号中提取检测信号，AGC处于解调以后处于解调以后,控制高频（或中频）放大器的增益。控制高频（或中频）放大器的增益。控制高频（或中频）放大器的增益。控制高频（或中频）放大器的增益。整个整个AGC电路均工作在解调后的

9、基带内。电路均工作在解调后的基带内。二、AGC电路组成与工作原理鉴频器的中心频率调整在（fr fc）上。AGC的动态范围是在给定的输出信号振幅变化范围内，容许输入信号振幅的变化范围.p1(t)=r-0=0(3)有源比例积分滤波器在延迟AGC电路中，有一个启控门限，即比较器参考电压Ur，它对应的输入信号振幅为Uimin，称为AGC的起控门限UO=Kv(uc)Ui控制高频（或中频）放大器的增益。要求AGC电路的反应既要能跟得上输入信号振幅的变化速度，又不会出现反调制现象.(2)锁定时的环路方程在锁定的前提下，输入参考频率和相位在一定范围内，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

10、随变化的过程1 自动增益控制电路能不能使频率达到零误差?UO=Kv(uc)UiAGC(Automatic Gain Control)概述只要有输入信号，AGC就起控制作用，对接收弱信号不利。环路输入频率r和相位r 均为常数的信号，更重要的，它对环路参数的调整起决定性作用1 自动增益控制电路低频低频信号信号AGC电压电压延迟电压延迟电压 Ur具有延迟式具有延迟式AGC的调幅接收机的调幅接收机高频高频放大器放大器混频器混频器中频中频放大器放大器检波器检波器中频中频放大器放大器AGC检波器检波器C1R1RCVD至检至检波器波器UrAGC电压电压VCC低频信号低频信号uiui优点：线路简单，在实用电路

11、中不需要电压比较器。环路输入频率r和相位r 均为常数的信号，使输出频率向参考信号频率接近，控制高频（或中频）放大器的增益。环路输入频率r和相位r 均为常数的信号，能不能使频率达到零误差?三、锁相环工作过程的定性分析AGC的动态范围是在给定的输出信号振幅变化范围内，容许输入信号振幅的变化范围.能不能使频率达到零误差?三个基本电路构成一个相位负反馈环形控制电路二、AFC组成与工作原理要求AGC电路的反应既要能跟得上输入信号振幅的变化速度，又不会出现反调制现象.由鉴频器、低通滤波器、可控频率器构成的即频率误差不可能为零。AGC(Automatic Gain Control)概述p1(t)=r-0=0

12、要求AGC电路的反应既要能跟得上输入信号振幅的变化速度，又不会出现反调制现象.具有延迟式AGC的调幅接收机由鉴频器、低通滤波器、可控频率器构成的四：四：AGC的性能指标的性能指标 1动态范围动态范围 AGC的动态范围是在给定的输出信号振幅变化范围内，的动态范围是在给定的输出信号振幅变化范围内，容许输入信号振幅的变化范围容许输入信号振幅的变化范围.2响应时间响应时间 要求要求AGC电路的反应既要能跟得上输入信号振幅的变化速电路的反应既要能跟得上输入信号振幅的变化速度，又不会出现反调制现象度，又不会出现反调制现象.本本 节节 小小 结结1、AGC的组成及其原理的组成及其原理AGCAGCAGCAGC

13、AGCAGC基带后置前置放置位置不同延迟简单参考信号的大小电路分类2、响应时间动态范围性能指标3、8.2 自动频率控制电路自动频率控制电路一、功一、功 能能自动频率控制也称自动频率微调，自动频率控制也称自动频率微调，它利用反馈控制量自动调节振荡器的振荡频率，它利用反馈控制量自动调节振荡器的振荡频率，使振荡频率稳定在某一预期的标准频率附近。使振荡频率稳定在某一预期的标准频率附近。二、二、AFC组成与工作原理组成与工作原理1、系统框图、系统框图W Wr(s)W Wy(s)频率比较器频率比较器KP低通滤波器低通滤波器H(S)可控频率器件可控频率器件KCw wr ue uc w wy Ue(s)Uc(

14、s)当当 w wr=w wy时，时，当当 w wr w wy时，时，经若干调节周期，经若干调节周期，2 2、工作原理、工作原理uC(t)=0，w wy不变不变ue(t)（w wr w wy),uc c(t t)w wy y 或或 环路最后锁定在环路最后锁定在 w wy=w wr+w w这个这个 w w 称为剩余角频率误差，称为剩余角频率误差，简称剩余角频差。简称剩余角频差。ue(t)AFC电路的闭环传递函数：电路的闭环传递函数：输出信号角频率的拉氏变换：输出信号角频率的拉氏变换：上式求拉氏逆变换，即可得上式求拉氏逆变换，即可得AFC得时域响应得时域响应三、主要性能指标三、主要性能指标1暂态和稳

15、态特性暂态和稳态特性暂态、稳态响应暂态、稳态响应 和和 跟踪特性跟踪特性()1()()1()eerpcsT ssK K H sWWAFC电路中误差角频率电路中误差角频率的时域稳定误差值：的时域稳定误差值：000lim()lim()lim()1()eeerrssspcssssTsssK K H swWWW2 2跟踪特性跟踪特性误差传递函数误差传递函数 :eT s()()()eersT ssWW三、三、AFC的应用的应用fs混频中放鉴频fI|fs f0|fI中 心 频 率 fI本振(压 控 振)低 放低通滤波器f01、调频接收机的、调频接收机的AFC系统方框图系统方框图本振频率漂移和接收调频信号的

16、中心频率漂移均为缓慢变化，本振频率漂移和接收调频信号的中心频率漂移均为缓慢变化，由此引起的电压变化可以通过低通滤波器转变为电压的变化。由此引起的电压变化可以通过低通滤波器转变为电压的变化。2.2.调幅接收机中的调幅接收机中的AFC系统系统调幅波调幅波输入输入混频器混频器中频中频放大器放大器包络包络检波器检波器限幅限幅鉴频器鉴频器低通低通和放大和放大压控压控振荡器振荡器至低放至低放 鉴频器鉴频器中心频率中心频率fI AFC保证了混频器输出频率接近保证了混频器输出频率接近fI，从而提高接收从而提高接收机灵敏度和选择性。机灵敏度和选择性。比普通调幅接收机多了比普通调幅接收机多了限幅鉴频器、低通滤波和

17、放大电路等限幅鉴频器、低通滤波和放大电路等并将本机振荡器改为并将本机振荡器改为VCO 本振本振UO=Kv(uc)Ui具有延迟式AGC的调幅接收机二、AFC组成与工作原理在锁定的前提下，输入参考频率和相位在一定范围内，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的过程在锁定的前提下，输入参考频率和相位在一定范围内，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的过程能不能使频率达到零误差?在延迟AGC电路中，有一个启控门限，即比较器参考电压Ur，它对应的输入信号振幅为Uimin，称为AGC的起控门限它利用反馈控制量自动调节振荡器的振荡频率，三、锁相环工作过程

18、的定性分析由高频（或中频）信号中提取检测信号,(2)锁定时的环路方程在锁定的前提下，输入参考频率和相位在一定范围内，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的过程控制高频（或中频）放大器的增益。(2)锁定时的环路方程优选第八章反馈控制电路pptAGC的动态范围是在给定的输出信号振幅变化范围内，容许输入信号振幅的变化范围.即频率误差不可能为零。鉴频器的中心频率调整在（fr fc）上。UO=Kv(uc)Ui即频率误差不可能为零。产生对应于相位误差e(t)的误差电压ud(t)3.3.具有具有AFCAFC的调频发射机框图的调频发射机框图调频调频振荡器振荡器缓冲缓冲放大器放大器晶

19、体晶体振荡器振荡器混频器混频器限幅限幅鉴频器鉴频器低通低通ufcfr调制信号调制信号调频信号输出调频信号输出 鉴频器的中心频率调整在（鉴频器的中心频率调整在（fr fc）上。）上。fr 稳定度很高，可提高中心频率稳定度。稳定度很高，可提高中心频率稳定度。本本 节节 小小 结结1、AFC的组成的组成由鉴频器、低通滤波器、可控频率器构成的由鉴频器、低通滤波器、可控频率器构成的2、工作原理、工作原理3、主要性能指标、主要性能指标暂态响应与稳态响应暂态响应与稳态响应、4、应用、应用(1)调频接收机调频接收机(2)调幅接收机调幅接收机(3)调频发射机调频发射机跟踪特性跟踪特性负反馈控制电路负反馈控制电路

20、频率比较频率比较频率误差频率误差误差电压误差电压低通滤波形成控制电压低通滤波形成控制电压控制受控对象控制受控对象 缺点缺点 电路达到平衡状态之后，必然会有剩余电路达到平衡状态之后，必然会有剩余频率频率 误差存在误差存在。即频率误差不可能为零。即频率误差不可能为零。能不能使频率达到零误差能不能使频率达到零误差?锁相环锁相环!电路组成电路组成:AFC回顾回顾8.3锁相环的基本原理 概述概述工作原理工作原理基本环路方程基本环路方程锁相环工作过程的定性锁相环工作过程的定性分析分析锁相环的应用锁相环的应用一、概述一、概述 锁相环路（锁相环路（Phase locked loop，PLL）是一种相位自动控）

21、是一种相位自动控制电路，其作用是实现环路输出信号与输入信号之间无误差的制电路，其作用是实现环路输出信号与输入信号之间无误差的频率跟踪，仅存在某一固定的相位差。频率跟踪，仅存在某一固定的相位差。PLL电路广泛应用于电路广泛应用于 通信通信电视电视空间技术空间技术频率合成频率合成精密测量精密测量相关资料相关资料参考信号参考信号输出信号输出信号PDLFVCOur(t)ud(t)uc(t)uo(t)鉴相器鉴相器环路环路滤波器滤波器压控压控振荡器振荡器基本构成：基本构成：误差电压误差电压控制电压控制电压比较比较uo(t)和和ur(t)的相位，的相位，产生误差电压产生误差电压ud(t)滤除滤除ud(t)中

22、的高频成分，中的高频成分，得到控制电压得到控制电压uc(t)Uc(t)调整调整VCO的频率，的频率，向向ur(t)的频率靠拢，直至的频率靠拢，直至频率相等，实现锁定频率相等，实现锁定!三个基本电路构成一个相位负反馈环形控制电路三个基本电路构成一个相位负反馈环形控制电路二二、组成与工作原理、组成与工作原理三、基本环路方程三、基本环路方程鉴相器数学模型鉴相器数学模型环路滤波器数学模型环路滤波器数学模型压控振荡器数学模型压控振荡器数学模型为了建立整个锁相环路的数学模型，为了建立整个锁相环路的数学模型，锁相环路的基本方程。锁相环路的基本方程。首先首先建立建立最后得出：最后得出：1、鉴相器、鉴相器(Ph

23、ase Detector)2）正弦型鉴相器的模型：）正弦型鉴相器的模型：模拟乘法器和低通滤波器构成模拟乘法器和低通滤波器构成1)1)功能功能 ：产生对应于相位误差产生对应于相位误差e(t)的误差电压的误差电压ud(t)正弦鉴相器模型正弦鉴相器模型 由式由式 ，得出鉴相器特性曲线，如下图。，得出鉴相器特性曲线，如下图。-2p-pp20p3p22pp23p2e(t)Ud(t)(sin)(tUtuedd它是正弦曲线形式，所以这种鉴相器叫做正弦波相位鉴相器它是正弦曲线形式，所以这种鉴相器叫做正弦波相位鉴相器正弦鉴相器的数学模型正弦鉴相器的数学模型1(t)2(t)e(t)Ud sin()Ud sine(

24、t)(sin)(tUtuedd2.2.环路滤波器环路滤波器LF1 1）功能：）功能：2 2）常见电路：）常见电路：滤除误差电压滤除误差电压ud(t)中的高频分量和噪声中的高频分量和噪声产生控制信号产生控制信号uc(t)简单简单RC积分滤波器积分滤波器无源比例积分滤波器无源比例积分滤波器有源比例积分滤波器有源比例积分滤波器更重要的，它对环路参数的调整起决定性作用更重要的，它对环路参数的调整起决定性作用(对数刻度对数刻度)udRCuc(1)简单简单RC积分滤波器积分滤波器a、组成、组成c、频率特性、频率特性20lgF(jW W)/dB03Wj j(W W)045906dB/倍频程倍频程/1t t1

25、 1b、传递函数、传递函数F(S)=UC(s)Ud(s)=1+St t1 11 t t1 1=RC=RC20lgF(jW W)/dB03W(对数刻度对数刻度)j j(W W)04590udR1Cuc/(2)无源比例积分滤波器无源比例积分滤波器a、组成、组成c、频率特性、频率特性R21t t1 11t t2 2 t t2 2t t1 11t t2 220lgt t1 1F(S)=UC(s)Ud(s)=1+St t2 21+St t1 1b、传递函数、传递函数t t1 1=(R1+R2)Ct t2 2=R2C(3)有源比例积分滤波器有源比例积分滤波器b、传递函数为：、传递函数为：F(S)1+St

26、t2 2St t1 1R1R2Cud+uc+a、组成、组成c、频率特性、频率特性20lgF(jW W)/dB0W(对数刻度对数刻度)j j(W W)04590/1t t1 1t220lgt16dB/倍频程倍频程20lgt2t12t t1 1=R1Ct t2 2=R2CF(p)uc(t)ud(t)(a)F(s)uc(s)ud(s)(b)(a)时域模型 (b)频域模型 三三.压控振荡器压控振荡器VCO（Voltage Controlled Oscillator)功能：功能：进行电压进行电压频率变换频率变换使输出频率向参考信号频率接近，使输出频率向参考信号频率接近，以消除频差。以消除频差。v(t)=

27、o+K Kouc(t)在线性范围内，这一线性关系为在线性范围内，这一线性关系为VCO的复时域模型 v(t)=o+K Kouc(t)v(t)dt=t0o t+K Ko ot0ttduc)(2 2(t)=K K0t0ttduc)(因此，就比较量因此，就比较量相位而言，相位而言，VCO等效为一个积分器。等效为一个积分器。)(1)(2tupKtcO因此，就比较量相位而言，VCO等效为一个积分器。LPF三、锁相环工作过程的定性分析使振荡频率稳定在某一预期的标准频率附近。产生对应于相位误差e(t)的误差电压ud(t)整个AGC电路均工作在解调后的基带内。鉴频器的中心频率调整在（fr fc）上。利用反馈控制

28、量控制放大器的增益，使放大器的输出稳定（基本不变）要求AGC电路的反应既要能跟得上输入信号振幅的变化速度，又不会出现反调制现象.2、反馈控制电路的组成AGC(Automatic Gain Control)概述uC(t)=0，环路输入频率r和相位r 均为常数的信号，控制高频（或中频）放大器的增益。能不能使频率达到零误差?环路输入频率r和相位r 均为常数的信号，p1(t)=r-0=0可控增益放大器的控制过程uC(t)=0，1 自动增益控制电路具有延迟式AGC的调幅接收机即频率误差不可能为零。t1=(R1+R2)C由鉴频器、低通滤波器、可控频率器构成的控制高频（或中频）放大器的增益。产生对应于相位误

29、差e(t)的误差电压ud(t)p1(t)=r-0=0ue(t)（wr wy),使振荡频率稳定在某一预期的标准频率附近。本振频率漂移和接收调频信号的中心频率漂移均为缓慢变化，本振频率漂移和接收调频信号的中心频率漂移均为缓慢变化，(2)锁定时的环路方程UO=Kv(uc)Ui通常，将控制电压加至三极管的基极或发射极。可控增益放大器的控制过程在延迟AGC电路中，有一个启控门限，即比较器参考电压Ur，它对应的输入信号振幅为Uimin，称为AGC的起控门限AGC的动态范围是在给定的输出信号振幅变化范围内，容许输入信号振幅的变化范围.AGC的动态范围是在给定的输出信号振幅变化范围内，容许输入信号振幅的变化范

30、围.1、AGC的组成及其原理 4、环路相位模型和基本方程、环路相位模型和基本方程 1）锁相环路）锁相环路PLL的相位模型的相位模型 1(t)e(t)Udsinud(t)F(p)uc(t)pK02(t)将鉴相器、环路滤波器和压控振荡器的模型连接将鉴相器、环路滤波器和压控振荡器的模型连接)()()(21ttte-pKpFtUtoed)()(sin)(2)()()(21ttte-pKpFtUtoed)()(sin)(2)(tpe-)(1tp)()(sinpFtUKedo)()(sin)(1pFtKtpe-设：设：环路输入频率环路输入频率r和相位和相位r 均为常数的信号，均为常数的信号，即：即：)(t

31、ursinrrrtuwsinru0t+(r-0)t+r AGC的动态范围是在给定的输出信号振幅变化范围内，容许输入信号振幅的变化范围.由此引起的电压变化可以通过低通滤波器转变为电压的变化。二、AFC组成与工作原理二、AFC组成与工作原理具有延迟式AGC的调幅接收机三个基本电路构成一个相位负反馈环形控制电路要求AGC电路的反应既要能跟得上输入信号振幅的变化速度，又不会出现反调制现象.暂态响应与稳态响应、能不能使频率达到零误差?更重要的，它对环路参数的调整起决定性作用本振频率漂移和接收调频信号的中心频率漂移均为缓慢变化，1(t)=(r-0)t+rAFC保证了混频器输出频率接近fI，从而提高接收机灵

32、敏度和选择性。环路输入频率r和相位r 均为常数的信号，三、锁相环工作过程的定性分析t1=(R1+R2)CLPF二、AGC电路组成与工作原理2响应时间1 自动增益控制电路则则)(tursinrrrtuwsinru0t+(r-0)t+r 令令：)()(sin)()(1pFtKtptpee-已有：已有：锁相环路基本方程锁相环路基本方程:瞬时频差瞬时频差 =固有频差固有频差-控制频差控制频差1(t)=(r-0)t+rp1(t)=r-0=0 K sin e(t)F(p)p e(t)=0-其中：其中：vrww-)(orww-)(ovww-wOwVw-三、锁相环工作过程的定性分析三、锁相环工作过程的定性分析

33、锁定状态跟踪过程失锁状态捕获过程1、锁定状态、锁定状态当在环路的作用下，调整控制频差等于固有频差时，瞬当在环路的作用下，调整控制频差等于固有频差时，瞬时相差时相差e(t)趋向于一个固定值，并一直保持下去，这种趋向于一个固定值，并一直保持下去，这种状态称为锁相环路进入了锁定状态。状态称为锁相环路进入了锁定状态。锁定状态，瞬时频差满足：锁定状态，瞬时频差满足：(2)锁定时的环路方程锁定时的环路方程lim()0etpt锁定时的环路方程为：锁定时的环路方程为：0sin()(0)odeK UF jw 从中解得稳态相差稳态相差0()arcsin(0)eodK U F jw 结论：结论：锁定后无稳态频差；存

34、在一个剩余稳态相差锁定后无稳态频差；存在一个剩余稳态相差(1)定义：定义：二、二、跟踪过程跟踪过程(1)跟踪的概念：跟踪的概念：在锁定的前提下，输入参考频率和相位在一定范围内，以在锁定的前提下，输入参考频率和相位在一定范围内，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的过程跟随变化的过程(2)跟踪过程跟踪过程假设输入信号频率假设输入信号频率r增大时，固有频差增大时，固有频差0=|r 0|也增大，也增大，这使稳态相差增大，从而使直流控制电压增大，这必使这使稳态相差增大，从而使直流控制电压增大，这必使VCO产生的控制频差产

35、生的控制频差v增大。当增大。当v 大得足以补偿固有频差大得足以补偿固有频差0时，环路维持锁定时，环路维持锁定结论：结论：锁定锁定跟踪过程：跟踪过程：失锁失锁锁定锁定(3)同步带同步带00sin()(0)vdeK UF jww 0max0(0)dK U F jw锁定：锁定：故故 若继续增大若继续增大0，使，使0K0UdF(j0)，则环路失锁，则环路失锁(vr)。环路能够继续维持锁定状态的最大固有频差环路能够继续维持锁定状态的最大固有频差a 环路的同步带：环路的同步带：b 同步带大小同步带大小0max0(0)HdK U F jwwHw本振频率漂移和接收调频信号的中心频率漂移均为缓慢变化，要求AGC

36、电路的反应既要能跟得上输入信号振幅的变化速度，又不会出现反调制现象.即频率误差不可能为零。在锁定的前提下，输入参考频率和相位在一定范围内，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的过程当在环路的作用下，调整控制频差等于固有频差时，瞬时相差e(t)趋向于一个固定值，并一直保持下去，这种状态称为锁相环路进入了锁定状态。三、锁相环工作过程的定性分析uC(t)=0，AFC电路中误差角频率的时域稳定误差值：AGC(Automatic Gain Control)概述t1=(R1+R2)C即频率误差不可能为零。暂态响应与稳态响应、二、AFC组成与工作原理环路输入频率r和相位r 均为常

37、数的信号，UO=Kv(uc)Ui因此，就比较量相位而言，VCO等效为一个积分器。锁相环路（Phase locked loop，PLL）是一种相位自动控制电路，其作用是实现环路输出信号与输入信号之间无误差的频率跟踪，仅存在某一固定的相位差。2响应时间压控振荡器VCO（Voltage Controlled Oscillator)p1(t)=r-0=0(2)锁定时的环路方程要求AGC电路的反应既要能跟得上输入信号振幅的变化速度，又不会出现反调制现象.压控振荡器VCO（Voltage Controlled Oscillator)前置AGC：三个基本电路构成一个相位负反馈环形控制电路在锁定的前提下，输入

38、参考频率和相位在一定范围内，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的过程3前置AGC、后置AGC与基带AGC上式求拉氏逆变换，即可得AFC得时域响应产生控制信号uc(t)三、锁相环工作过程的定性分析1 自动增益控制电路1、AGC的组成及其原理由鉴频器、低通滤波器、可控频率器构成的能不能使频率达到零误差?t1=(R1+R2)C优选第八章反馈控制电路pptAGC(Automatic Gain Control)概述AGC(Automatic Gain Control)概述AFC电路中误差角频率的时域稳定误差值：使振荡频率稳定在某一预期的标准频率附近。三、失锁状态三、失锁状态1 1、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 r -v)0)0的状态。的状态。2、频率牵引效应、频率牵引效应 鉴相器输出电压鉴相器输出电压ud(t)为一上下不对称的稳定差拍波，其为一上下不对称的稳定差拍波，其平均分量为一恒定的直流。这一恒定的直流电压通过环路滤平均分量为一恒定的直流。这一恒定的直流电压通过环路滤波器的作用使波器的作用使VCO的平均频率的平均频率v偏离偏离0向向r靠拢，这就是环靠拢，这就是环路的频率牵引效应路的频率牵引效应