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反馈控制电路精品PPT课件
误差， • 要从卫星信号中提取载波用于解调导航电文， • 要跟随电波传播衰落造成的接收信号强度起伏变
化， • 都要用到反馈控制电路。
• 反馈控制电路为闭合环路，由比较器、控制信号 发生器、可控器件和反馈网络四部分构成，如图7-2 所示。
• 比较器将外加的参考信号r(t)与反馈信号f(t)进行比 较，输出二者的误差信号e(t)，再经过控制信号发生 器产生控制信号c(t)，对可控器件进行控制，使输出 信号y(t)向误差信号减小的方向变化。
• 经多次循环调整后，输出信号y(t)到达稳定值，误 差信号也不再减小，为一较小的固定值。
图7-2 反馈控制电路组成
• 可控器件的可控制量一般是增益、频率或相位。
• 对应的反馈控制系统分为自动增益控制（AGC）, 自动频率控制（AFC）和自动相位控制（APC）。
• 其中自动相位控制电路通常称为锁相环路（PLL）, 是应用最广的一种反馈控制电路。
• 7.1 从全球定位系统信号跟踪接收谈起 • 为了提高通信和电子系统的性能指标，在发送和
接收设备中广泛采用具有自动调节作用的控制电路。
• 在具有自动调节作用的控制电路中，反馈控制电 路是最经典，使用最多的电路结构。
• 许多运输和通信设备中安装的全球定位系统（GPS） 接收机，为了实现精确定位，就用了多种反馈控制 电路来跟踪和获取所需定位信息。
• 一般选R2C3＝（5～10）／Ωmin。
• 第7章 反馈控制电路 • 本章重点 • 反馈控制电路的组成和自动调节原理； • 自动增益控制电路、自动频率控制电路、锁相
环路的电路组成； • 锁相环路的锁定状态和锁定状态下的剩余相差； • 锁相环路的应用。
• 7.1 从全球定位系统信号跟踪接收谈起 • 7.2 自动增益控制电路 • 7.3 自动频率控制电路 • 7.4 锁相环路 • 7.5 实训
化， • 都要用到反馈控制电路。
• 反馈控制电路为闭合环路，由比较器、控制信号 发生器、可控器件和反馈网络四部分构成，如图7-2 所示。
• 比较器将外加的参考信号r(t)与反馈信号f(t)进行比 较，输出二者的误差信号e(t)，再经过控制信号发生 器产生控制信号c(t)，对可控器件进行控制，使输出 信号y(t)向误差信号减小的方向变化。
• 经多次循环调整后，输出信号y(t)到达稳定值，误 差信号也不再减小，为一较小的固定值。
图7-2 反馈控制电路组成
• 可控器件的可控制量一般是增益、频率或相位。
• 对应的反馈控制系统分为自动增益控制（AGC）, 自动频率控制（AFC）和自动相位控制（APC）。
• 其中自动相位控制电路通常称为锁相环路（PLL）, 是应用最广的一种反馈控制电路。
• 7.1 从全球定位系统信号跟踪接收谈起 • 为了提高通信和电子系统的性能指标，在发送和
接收设备中广泛采用具有自动调节作用的控制电路。
• 在具有自动调节作用的控制电路中，反馈控制电 路是最经典，使用最多的电路结构。
• 许多运输和通信设备中安装的全球定位系统（GPS） 接收机，为了实现精确定位，就用了多种反馈控制 电路来跟踪和获取所需定位信息。
• 一般选R2C3＝（5～10）／Ωmin。
• 第7章 反馈控制电路 • 本章重点 • 反馈控制电路的组成和自动调节原理； • 自动增益控制电路、自动频率控制电路、锁相
环路的电路组成； • 锁相环路的锁定状态和锁定状态下的剩余相差； • 锁相环路的应用。
• 7.1 从全球定位系统信号跟踪接收谈起 • 7.2 自动增益控制电路 • 7.3 自动频率控制电路 • 7.4 锁相环路 • 7.5 实训
《反馈控制原理》课件
系统复杂性与可维护性
总结词
随着反馈控制系统变得越来越复杂，系统的可维护性和可靠性成为亟待解决的问题。
详细描述
随着系统规模的扩大和组件的增多，反馈控制系统的复杂性也随之增加，这给系统的维护和故障排查 带来了挑战。为了提高系统的可靠性和稳定性，需要加强系统的可维护性和故障预防措施，同时优化 系统架构和组件之间的交互方式。
STEP 02
STEP 01
稳定性的分类
稳定性的定义
如果一个系统受到扰动后 能够回到原来的平衡状态 ，则称该系统是稳定的。
STEP 03
稳定性判据
常用的稳定性判据有劳斯 判据、赫尔维茨判据和奈 奎斯特判据等。
根据系统响应的不同，稳 定性可以分为线性稳定性 和非线性稳定性。
动态响应分析
动态响应的定义
系统在输入信号的作用下，从初始状态变化到最终状 态的过程称为动态响应。
动态响应的分类
根据系统响应的快慢，动态响应可以分为瞬态响应和 稳态响应。
动态响应的性能指标
常用的性能指标有超调量、调节时间和稳态误差等。
误差分析
01
02
03
误差的定义
实际输出与期望输出之间 的差值称为误差。
误差的分类
根据误差的性质，误差可 以分为随机误差和系统误 差。
反馈控制概念
反馈控制原理的核心在于通过不断获取系统的状态信息，与期望状态进行比较，并采取 相应的调整措施，以实现系统的稳定和性能优化。
反馈控制的重要性
提高系统稳定性
通过反馈控制，系统能够 及时发现并纠正偏差，提 高系统的稳定性和可靠性 。
优化系统性能
通过反馈控制，系统能够 不断调整自身状态，以适 应外部环境变化，提高系 统性能和效率。
反馈控制电路PPT讲稿
第11章 反馈控制电路
•
图11.6是采用AFC电路的调幅接
收机组成方框图。与普通调幅接收机相
比，增加了限幅(即切去调幅包络)鉴频器、
路工作时，AGC检波器对中放输出的载
波振幅取样，并与设定的参考电压UR进 行比较。当来自天线的信号较强，使得
载波幅度大于UR时，AGC检波器将输出 一反映信号强弱变化的微小电压，经直
流放大后去调节中放和高放的增益，实
现AGC。当信号很弱使得载波幅度小于
U 时，AGC检波器输出为零，这时AGC电
第11章 反馈控制电路
•
图 11.3(b) 电 路 是 用 一 多 发 射 级
管V3的两个发射结来代替图(a)电路中的
VD1、VD2管，且极性相反，而控制电压uC 则通过V4管对V3管起作用。当uC增大时， V4、V3管电流增大，使得V3管两个发射 结的动态电阻减小，引起差放管射极等
效电阻减小，结果放大器增益因负反馈
减弱而增大。反之，uC减小时增益将随 之减小，当uC减小到使V4管截止时，增 益便降到最小值。可见，增益受控规律
再经中频放大器放大。实际工作中，由于
高频载波fC的漂移，或本机振荡频率fL的 不稳定，都会使混频后的中频fI(=fL-fC)偏 离规定值(如电视接收机为38MHz)。这将
导致中频放大器工作在失谐状态，引起增
益下降、信号失真等现象。如果采用自动
频率微调(简称AFC)电路来锁定中频频率，
就能克服上述缺点。
围可达几十微伏至几百毫伏。在这种情况
下，如果接收机采用恒定增益放大，则无
法兼顾灵敏度和动态范围两者的要求。
第11章 反馈控制电路
•
图 11.1 是 具 有 AGC 电 路 的 调 幅
《反馈控制电路》课件
5. 实际搭建电路，测试性 能。
4. 仿真验证，调整参数。
3. 设计控制电路，确定反 馈环路。
01
03 02
实现方法与技巧
实现方法
模拟电路、数字电路、单片机控 制等。
模拟电路
简单、快速，适用于对精度要求不 高的场合。
数字电路
精度高、稳定性好，但实现复杂。
实现方法与技巧
• 单片机控制：集成度高、功能强大、易于编程。
THANKS
通过反馈控制，系统能够快速响应外部干 扰和变化，减小输出信号的误差，提高系 统的响应速度和准确性。
反馈控制电路是实现自动控制的关键技术 之一，广泛应用于各种工业自动化设备和 系统中。
反馈控制电路的应用领域
工业自动化
航空航天
反馈控制电路广泛应用于工业自动化 系统中，如电机控制、温度控制、压 力控制等。
《反馈控制电路》PPT课件
目录
• 反馈控制电路概述 • 反馈控制电路的组成与类型 • 反馈控制电路的设计与实现
目录
• 反馈控制电路的性能优化 • 反馈控制电路的发展趋势与展望
01
反馈控制电路概述
定义与工作原理
定义
反馈控制电路是一种通过检测输出信号并反馈到输入端，与原始输入信号进行 比较，根据比较结果调整输入信号，以实现电路性能优化的控制系统。
执行器
接收控制信号，驱动被控对象改变其状 态。
受控对象
被控制的对象或过程。
类型划分
负反馈控制电路
通过降低输出信号的幅度来减小误差， 提高控制精度。
比例控制电路
控制器输出的控制信号与输入的误差信 号成比例关系。
正反馈控制电路
通过增加输出信号的幅度来扩大误差， 可能导致系统失稳。
第六章反馈控制电路
ve ve
稳态幅差或剩余幅差 Vo mVo mkrv
可控增益越大， A 1Ar Vo m
• 2、应用
（1）.自动电平控制电路Automatic Gain Control，AGC
Vom vr ve 0
v s V im k a v tcw o c tsAve
A0 最大
Vim Vom
高频 放大器
• （2）调频负反馈解调电路
调频输入
Wi
We 混频器
中频 放大器
Wo
压控 振荡器
限幅 鉴频器
低通
解调电压输出
滤波器
调频负反馈解调电路
w iw c w mcc o ts w ow L w mc L o ts
w e (w c w L ) ( w m cw m )c L o t 仍s 为不失真的调频波
Vom min AmV ax im min
Vommax/Vommin
能够在A的变化范围， 满足环路的输出控制 在所要求范围内。
Vom ma x AmV inim max AmaxVimmax/Vimmin
A的控制倍数
A max A min
ve A Vom ve/
接收的灵敏度电压 通常取
Amin Vommax/Vommin ( V om m V a o x m m ) in v e m v a e m x in V om m iv n r V im m in v e m i0 n
o t
wo wi
.
VO
（b）
第二节、锁相环路性能分析
• 一、基本环路方程 • 1、鉴相器 锁相环路中鉴相器的输入信号：输入信号电压和VCO电压Vo
鉴相器作用：检测出两信号的相位差，并产生相应的输出电压Vd（t）
稳态幅差或剩余幅差 Vo mVo mkrv
可控增益越大， A 1Ar Vo m
• 2、应用
（1）.自动电平控制电路Automatic Gain Control，AGC
Vom vr ve 0
v s V im k a v tcw o c tsAve
A0 最大
Vim Vom
高频 放大器
• （2）调频负反馈解调电路
调频输入
Wi
We 混频器
中频 放大器
Wo
压控 振荡器
限幅 鉴频器
低通
解调电压输出
滤波器
调频负反馈解调电路
w iw c w mcc o ts w ow L w mc L o ts
w e (w c w L ) ( w m cw m )c L o t 仍s 为不失真的调频波
Vom min AmV ax im min
Vommax/Vommin
能够在A的变化范围， 满足环路的输出控制 在所要求范围内。
Vom ma x AmV inim max AmaxVimmax/Vimmin
A的控制倍数
A max A min
ve A Vom ve/
接收的灵敏度电压 通常取
Amin Vommax/Vommin ( V om m V a o x m m ) in v e m v a e m x in V om m iv n r V im m in v e m i0 n
o t
wo wi
.
VO
（b）
第二节、锁相环路性能分析
• 一、基本环路方程 • 1、鉴相器 锁相环路中鉴相器的输入信号：输入信号电压和VCO电压Vo
鉴相器作用：检测出两信号的相位差，并产生相应的输出电压Vd（t）
反馈控制电路
误差等于常数，锁相环路进入锁定状态为止。APC电
路是一种无误差旳频率跟踪系统(存在相位误差)。
i
Ui
ji(t)
Uo
o
jo(t)
环路失锁情况
o>i i
Ui
j0(t)
环路锁情况o=i
o =i
Uo
图6-1-11 用旋转矢量阐明锁相环路旳控制过程
6.2.1 基本环路方程
一、鉴相器
其作用是检测出两个输入电压之间旳瞬时相位差，
应用。
6-1 概述
在多种通信、雷达等电子系统中，广泛地采用多 种类型旳反馈控制电路。
参照信号
Xi
误差信号
反馈控制器 Xe (误差元件)
对象 (执行元件)
输出信号 Xo
图 6-1-1 反馈控制电路基本构成框图
6-1 概述
参照信号
Xi
误差信号
输出信号
反馈控制器 Xe (误差元件)
对象 (执行元件)
Xo
自动相位控制电路(APC)。需要比较旳量为
相位，误差元件多为鉴相器，执行元件也是受控 振荡器，经过变化振荡器电抗参数来锁定振荡器 输出信号旳相位。作用是使振荡器输出信号旳相 位稳定。APC电路能够实现无频率误差跟踪。 自动相位控制电路又称锁相环路(PLL)，是一种 应用很广旳反馈控制电路，利用锁相环路能够实 现许多功能，例如实现无误差频率跟踪、频率合 成器等。
jjoo((t)t)
jjo(ot()t)
图 7-2-5 锁相环路模型
je
(t)
ji
(t)
j
o
(t)
ji
(t)
Ad
Ao
AF
(
p)
1 p
路是一种无误差旳频率跟踪系统(存在相位误差)。
i
Ui
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Uo
o
jo(t)
环路失锁情况
o>i i
Ui
j0(t)
环路锁情况o=i
o =i
Uo
图6-1-11 用旋转矢量阐明锁相环路旳控制过程
6.2.1 基本环路方程
一、鉴相器
其作用是检测出两个输入电压之间旳瞬时相位差，
应用。
6-1 概述
在多种通信、雷达等电子系统中，广泛地采用多 种类型旳反馈控制电路。
参照信号
Xi
误差信号
反馈控制器 Xe (误差元件)
对象 (执行元件)
输出信号 Xo
图 6-1-1 反馈控制电路基本构成框图
6-1 概述
参照信号
Xi
误差信号
输出信号
反馈控制器 Xe (误差元件)
对象 (执行元件)
Xo
自动相位控制电路(APC)。需要比较旳量为
相位，误差元件多为鉴相器，执行元件也是受控 振荡器，经过变化振荡器电抗参数来锁定振荡器 输出信号旳相位。作用是使振荡器输出信号旳相 位稳定。APC电路能够实现无频率误差跟踪。 自动相位控制电路又称锁相环路(PLL)，是一种 应用很广旳反馈控制电路，利用锁相环路能够实 现许多功能，例如实现无误差频率跟踪、频率合 成器等。
jjoo((t)t)
jjo(ot()t)
图 7-2-5 锁相环路模型
je
(t)
ji
(t)
j
o
(t)
ji
(t)
Ad
Ao
AF
(
p)
1 p
第11章 反馈控制电路 高频电子线路课件
共同点：利用反馈控制振荡器频率。
不同点： PLL控制电压来自两频率源的相位差，PD
稳频后，两信号存在相位差（剩余相差） ，没有频差； AFC控制电压来自两频率源的频率差，FD
稳频后，两信号存在频差（剩余频差）。
可见，PLL实现频率控制效果比较理想。
1、 fs fi时，鉴频器有电压v输出，该电压正比于频差 f=|fs –fi|，用来改变控制元件参数，从而稳定受控振 荡器输出频率fs 。
注意：此时f继续维持，AFC过程停止，实际输出频率
为fs =fi f。 2、 fs =fi时，鉴频器 输出为零，控制元件
参数不变，维持输出
频率fs =fi不变。
3、说明： •AFC电路是利用频差产生控制信号，实际上是一个负反馈过程。 •输出稳定时， f仍然存在，称为剩余频差。 •fi一般并非来自独立频率源，而是直接利用鉴频器中心频率。
4、AFC系统举例
•fi取额定中频，实际是鉴频器中心频率（次级线圈谐振频率）。 •当f’i fi时，鉴频器有电压输出，经过LPF，仅剩直流。 •输出电压控制本振频率f0，使|f’i - fi|减小到某一规定值 （剩余失谐）
11-3 锁相环路（PLL）的基本工作原理
一、锁相环路的基本结构 1、压控振荡器（VCO） 2、鉴相器（PD） 3、低通滤波器（LPF） 4、参考晶体振荡器
二、AGC特性
EA
V0
•简单AGC缺点： AGC随时起作用，对弱信号
接收不利，将降低接收机灵敏度；
•普遍采用延迟式AGC: 接收的场强大于某值EA0后，
AGC电路才起作用。
11-2 自动频率微调(AFC)
一、AFC作用 自动稳定振荡器频率
二、稳频原理
fs是振荡器输出频率（稳频对象） fi是标准频率
不同点： PLL控制电压来自两频率源的相位差，PD
稳频后，两信号存在相位差（剩余相差） ，没有频差； AFC控制电压来自两频率源的频率差，FD
稳频后，两信号存在频差（剩余频差）。
可见，PLL实现频率控制效果比较理想。
1、 fs fi时，鉴频器有电压v输出，该电压正比于频差 f=|fs –fi|，用来改变控制元件参数，从而稳定受控振 荡器输出频率fs 。
注意：此时f继续维持，AFC过程停止，实际输出频率
为fs =fi f。 2、 fs =fi时，鉴频器 输出为零，控制元件
参数不变，维持输出
频率fs =fi不变。
3、说明： •AFC电路是利用频差产生控制信号，实际上是一个负反馈过程。 •输出稳定时， f仍然存在，称为剩余频差。 •fi一般并非来自独立频率源，而是直接利用鉴频器中心频率。
4、AFC系统举例
•fi取额定中频，实际是鉴频器中心频率（次级线圈谐振频率）。 •当f’i fi时，鉴频器有电压输出，经过LPF，仅剩直流。 •输出电压控制本振频率f0，使|f’i - fi|减小到某一规定值 （剩余失谐）
11-3 锁相环路（PLL）的基本工作原理
一、锁相环路的基本结构 1、压控振荡器（VCO） 2、鉴相器（PD） 3、低通滤波器（LPF） 4、参考晶体振荡器
二、AGC特性
EA
V0
•简单AGC缺点： AGC随时起作用，对弱信号
接收不利，将降低接收机灵敏度；
•普遍采用延迟式AGC: 接收的场强大于某值EA0后，
AGC电路才起作用。
11-2 自动频率微调(AFC)
一、AFC作用 自动稳定振荡器频率
二、稳频原理
fs是振荡器输出频率（稳频对象） fi是标准频率
《反馈控制电路》课件
当前研究热点与发展动态
智能控制算法的应用
随着人工智能技术的不断发展，智能控制算法在反馈控制 电路中的应用越来越广泛，如模糊控制、神经网络控制等 。
嵌入式系统的集成
嵌入式系统在反馈控制电路中的应用越来越普遍，将传感 器、控制器和执行器集成在一个微小的芯片上，实现高效 、精准的控制。
无线通信技术的应用
人工智能技术的进一步发展
人工智能技术在反馈控制电路中具有巨大的潜力，未来将会有更多 的智能控制算法被应用到反馈控制电路中。
THANKS
无线通信技术在反馈控制电路中的应用逐渐兴起，可以实 现远程监控和控制，提高系统的灵活性和可靠性。
技术瓶颈与挑战
实时性要求高
反馈控制电路需要快速响应系统的变化，对控制算法的实时性要求 较高，需要解决算法复杂度和实时性之间的矛盾。
稳定性问题
在复杂的环境下，反馈控制电路的稳定性问题越来越突出，需要深 入研究系统的稳定性和鲁棒性。
使用示波器测量输入输出 信号，记录数据。
实验结果分析与讨论
分析输入输出信号的波形和幅值，判断 反馈控制电路的性能。
讨论实验中遇到的问题和解决方法，总 结实验经验教训。
比较不同参数下的控制效果，探究反馈 控制电路的规律。
分析反馈控制电路在实际应用中的优缺 点，探讨改进方案。
06
反馈控制电路的发展趋势 与展望
频域分析应用
用于分析系统的滤波特性、抗干扰 能力和稳定性等。
04
反馈控制电路的设计与优 化
设计原则与步骤
设计原则
稳定性、准确性、快速性
稳定性
系统在受到扰动后能恢复稳态。
准确性
系统输出与设定值的偏差要小。
设计原则与步骤
快速性
反馈控制电路(共162张PPT)
第8章 反馈控制电路
8．３自动增益控制电路
在通信、导航、遥测遥控系统中, 由于受发射功率大小、 收发距离远 近、电波传播衰落等各种因素的影响, 接收机所接收的信号强弱变化范围 很大, 信号最强时与最弱时可相差几十分贝。如果接收机增益不变, 则信号 太强时会造成接收机饱和或阻塞, 而信号太弱时又可能被丢失。因此, 必须 采用自动增益控制电路, 使接收机的增益随输入信号强弱而变化。 这是接 收机中几乎不可缺少的辅助电路。在发射机或其它电子设备中, 自动增益 控制电路也有广泛的应用。
第8章 反馈控制电路
8.3.1工作原理
自动增益控制电路是一种在输入信号幅值变化很大的情况下, 通过调节可控增益放大器的增益, 使输出信号幅值基本恒定或仅 在较小范围内变化的一种电路, 其组成方框图如图8．3．1所示。
设输入信号振幅为Ux, 输出信号振幅为Uy, 可控增益放大器增 益为Ａg（uc）, 即其是控制信号uc的函数, 则有：
第8章 反馈控制电路
２. 跟踪特性
利用误差传递函数Ｔe（ｓ）, 在给定参考信号Ｒ（ｓ）作用 下, 求出其误差函数Ｅ（ｓ）, 然后作拉氏反变换, 即可求得误差 信号ｅ（ｔ）, 这就是跟踪特性。也可利用拉氏变换的终值定理 求得稳态误差值:
es= lim e(t)lim sE (s)
i
i
３.
利用拉氏变换与傅氏变换的关系, 将闭环传递函数Ｔ（ｓ） 和误差传递函数Ｔe（ｓ）变换为Ｔ（jω）和Ｔe（jω）, 即为闭 环频率响应特性和误差频率响应特性。
由此可见, 反馈控制电路在这种工作情况下, 可以使输出信号y(t)稳定 在一个预先规定的参数上。
第8章 反馈控制电路
２. 参考信号ｒ（ｔ）
由于ｒ（ｔ）变化, 无论输入信号ｘ（ｔ）或可控器件本身特性 有无变化, 输出信号ｙ（ｔ）一般均要发生变化。从ｙ（ｔ）中提 取所需分量并经反馈后与ｒ（ｔ）比较, 如果二者变化规律不一致 或不满足预先设置的规律, 则将产生误差信号, 使 ｙ（ｔ）向减小误 差信号的方向变化, 最后使ｙ（ｔ）和ｒ（ｔ）的变化趋于一致或 满足预先设置的规律。
第八章 反馈控制电路优品ppt
二、反馈控制系统的基本原理：
1、反馈控制系统的方框图：
2、控制过程：
1）设r（t）＝r0，当S(t)或可控设备特性变化：
Y t f t e tr0 f t Y t Y 0
S(t)＝S0 可控设备特性无变化，
r t r 0 , 设 r t Y t f t e t Y t Y 0
AFC应用—调频发射机
1、反馈控制系统的方框图： 鉴相器的电路模型： 作用：是相位比较装置，用来比较参考信号与压控振荡器输出信号的相位，产生对应于这两个信号相位差的误差电压。 振荡器上，迫使压控振荡器的振荡频率fo与fr接近， 锁相倍频电路、锁相分频电路、锁相混频电路、频率合成器 调幅接收机中的AFC系统 当输入信号较大时,AGC将起作用。 一、加反馈控制系统的必要性（意义） 当fo≠fr时，鉴频器即有误差电压输 4 锁相环路的基本原理 总之，由于反馈控制作用，较大的参考信号变化和输出信号变化，只引起小的误差信号变化。 误差检测，控制信号的产生和校正全部自动完成。 分析：中频信号电压经检波后，除得到所需音频信号之外，还得到一个平均直流分量。
中频的频率误差减小，直至达到要求。
经滤波器后的误差电压加到调频振荡器上，调节其振荡频率使之中
心频率稳定。
§8.4 锁相环路的基本原理
组成框图：
AGC电路是接收机的重要辅助电路之一，它使接收机的输出信号在输入信号变化时能基本稳定，故得到广泛的应用。 误差电压uD(t) ； 当fo≠fr时，鉴频器即有误差电压输 1）设r（t）＝r0，当S(t)或可控设备特性变化： 环路通过自身的调节来维持锁定的，称为跟踪过程。 锁相环路是利用相位的调节，以消除频率误差的自动控制系统，它由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器等组成。 环路方程：非线性微分方程
第11章 反馈控制电路(本科上课用课件)
6.1.1
高频电子线路
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11.2.3 AGC电压的产生方法：
一、两种基本的AGC电压产生电路： ①平均值式AGC电压产生电路
+UAGC
二极管D、C1、C2、RL1、RL2、Cc、Ri2构成检波器（避免负峰 切割）。R2、C3构成低通滤波器取走检波器输出的直流平均分量， 得到+UAGC电压，因为此电压的大小只与载波的振幅有关，而与 调幅度无关，因此它能反映输入信号的强弱。
高频电子线路
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高频电子线路
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11.4自动相位控制电路（PLL）
☆AFC控制电路的缺点：
ＡＦＣ电路是以消除频率误差为目的的反馈控制电路。 由于它的 基本原理是利用频率误差电压去消除频率误差, 所以当电路达到平衡 状态之后,必然有剩余频率误差存在, 即频差不可能为零。这是一个不 可克服的缺点。
xi和 xo为相位。
③自动相位控制(Phase Locked Loop，简称PLL或锁相环)
高频电子线路
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11.2 自动增益控制电路(AGC)
一、在无线通信中为什么要引入自动增益控制电路？ 在通信、导航、遥测遥控系统中, 由于受发射功率大小、 收发距离远近、电波传播衰落等各种因素的影响, 接收机所接 收的信号强弱变化范围很大, 信号最强时与最弱时可相差几十 分贝。如果接收机增益不变, 则信号太强时会造成接收机饱和 或阻塞, 而信号太弱时又可能被丢失。因此, 必须采用自动增益 控制电路, 使接收机的增益随输入信号强弱而变化。 这是接收
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示为
Uomin
UiB
GC
Kumax Kumin
UiA Uomax
UiA Uomax
Uui Uuo
UiB
Uomin
(11.1―1)
第11章 反馈控制电路
式中，Aui=UiB/UiA、Auo=Uomax/Uomin分别为AGC作 用下输入电压允许变化的倍数和输出电压的相对变化 量。上式也可用分贝值表示为
第11章 反馈控制电路
uo
uo
A
U om i n
B U om a x
0 UiA
UiB ui
图11.2 AGC放大器的传输特性
第11章 反馈控制电路
11.1.3实现增益控制的方法
1.差动放大器增益控制电路
在集中选频放大器中，广泛采用由多级可控增益 差动电路组成的线性集成放大器。图11.3示出了两种常 用的单级差动放大器增益控制电路，它们都属于通过 改变射极负反馈深度来实现对增益的控制。在图(a)电 路中，两个参数相同的二极管VD1、VD2分别和电阻R构 成差放管V1、V2的射极负反馈网络，增益控制电压uC 经RA加于VD1、VD2正极端的A点。由于A点相当差模 信 号 的 接 地 端 ， 所 以 V1 和 V2 的 射 极 等 效 负 反 馈 电 阻 Re=R∥rd，其中，rd为二极管的动态电阻。
第11章 反馈控制电路
EC
＋ uo －
V1
V2
VD1 A VD2
R
RA
R
uC (a)Βιβλιοθήκη ECuo＋
－
V1
V2
R V4
V3 R
uC (b)
图11.3 单级差动增益控制电路
第11章 反馈控制电路
2.电控衰减器增益控制电路
在放大级之间的信号通道中插入可控衰减器，通 过对衰减量的控制也可实现对总增益的控制。为了在 控制增益的同时，不影响信号的传输质量，通常要求 衰减器不仅要有较大的可控衰减量，足够的带宽，而 且控制通道和信号通道之间要有良好的隔离。图11.4示 出了一种适用于差动级之间的电控衰减器增益控制电 路。图中，V1、V2和V3、V4管组成差动式可控衰减器， V1、V4的基极相接并加一固定偏压，控制电压uC经RA、 RB加在V2、V3的基极。
第11章 反馈控制电路
高频 放大器
混频器
中频 放大器
至解调器
直流 放大器
AGC
检波器
uR
图11.1 具有AGC电路的接收机组成框图
第11章 反馈控制电路
11.1.2 对AGC控制特性的要求
AGC电路的增益控制特性，可用受控放大器的传 输特性曲线来描述，如图11.2所示。当输入信号ui小于 起控门限电压UiA时，AGC不起作用，这时放大器的增 益最大(对应零点到A点连线的斜率)。
第11章 反馈控制电路
图11.1是具有AGC电路的调幅接收机部分组成方 框图。图中，高放、混频和中放组成可控增益放大器 (关于增益的控制方式将在后面讨论)，AGC检波器和 直流放大器组成环路的控制器。电路工作时，AGC检 波器对中放输出的载波振幅取样，并与设定的参考电 压UR进行比较。当来自天线的信号较强，使得载波幅 度大于UR时，AGC检波器将输出一反映信号强弱变化 的微小电压，经直流放大后去调节中放和高放的增益， 实现AGC。当信号很弱使得载波幅度小于UR时，AGC 检波器输出为零，这时AGC电路不起作用，放大器便 以最大增益对信号进行放大。
第11章 反馈控制电路
EC
RA uC
V1 V2
＋ uo －
V3 V4
uB
RB
i1
i2
图11.4 差动式可控衰减器电路
第11章 反馈控制电路
11.2 自动频率控制电路
11.2.1 工作原理 自动频率控制电路是一种频率的负反馈控制电路，
其一般的组成方框图如图11.5所示。图中，输入信号频 率fi和压控振荡器(简称VCO)的振荡频率f0通过混频器 产生新频率fx。
第11章 反馈控制电路
fi
混 频 器 fx
鉴 频 器 ud 放 大 器
f0
压 控 uC
振荡器
图11.5 自动频率控制电路的组成方框图
第11章 反馈控制电路
11.2.2 自动频率微调(AFC)电路
在外差式接收机中，利用本机振荡信号与接收到的 高频已调波信号进行混频，将高频已调波信号变换为中 频信号，再经中频放大器放大。实际工作中，由于高频 载波fC的漂移，或本机振荡频率fL的不稳定，都会使混 频 后 的 中 频 fI(=fL-fC) 偏 离 规 定 值 ( 如 电 视 接 收 机 为 38MHz)。这将导致中频放大器工作在失谐状态，引起 增益下降、信号失真等现象。如果采用自动频率微调 (简称AFC)电路来锁定中频频率，就能克服上述缺点。
第11章 反馈控制电路
由图11.2可知，在AGC作用下，允许放大器输入
电压的变化范围在UiA和UiB之间，对应输出电压的最大
变化量ΔUo=Uomax-Uomin，这时受控放大器的最大电压
增益和最小电压增益分别为Kumax=Uomin/UiA和
Kumin=Uomax/UiB。因此，放大器的增益控制倍数GC可表
G C (d B ) A u i(d B ) A u o (d B )
(11.1.―2)
在AGC电路中，Auo是由系统最佳接收或检测所 限定的参数，所以要求在增益控制的范围内Auo应尽可 能小，以保证输出电压的稳定。式(11.1―1)表明，当
Auo一定时，输入信号电压的变化倍数越大，要求增益 控制的倍数就越大。
第11章 反馈控制电路
图11.3(b)电路是用一多发射级管V3的两个发射结 来代替图(a)电路中的VD1、VD2管，且极性相反，而控 制电压uC则通过V4管对V3管起作用。当uC增大时，V4、 V3管电流增大，使得V3管两个发射结的动态电阻减小， 引起差放管射极等效电阻减小，结果放大器增益因负 反馈减弱而增大。反之，uC减小时增益将随之减小， 当uC减小到使V4管截止时，增益便降到最小值。可见， 增益受控规律与(a)电路相同。
第11章 反馈控制电路
关于反馈控制电路
第11章 反馈控制电路
11.1 自动增益控制电路(AGC)
11.1.1 电路组成原理 自动增益控制电路(简称AGC电路)是接收机中普
遍采用的一种反馈控制电路。接收机工作时，由于接 收点与发送台的距离不同以及电波传播条件的变化， 使接收机收到的信号强度有很大差异，其变化范围可 达几十微伏至几百毫伏。在这种情况下，如果接收机 采用恒定增益放大，则无法兼顾灵敏度和动态范围两 者的要求。