《频率合成器》PPT课件

可控器件作为线性器件，有 xy(t)= kc xc (t)，kc是比例系数。 写成拉氏变换式，有Xy(s)= kc Xc (s)
第10章 反馈控制电路
自动增益控制电路
自动增益控制(AGC)电路的主要作用：使设备的输出电平保持为一定的数值。 因此也称自动电平控制(ALC)电路。
输入电压 Ui 参考电压 Ur 比较器 误差电压 kp ue 控制信 控制电压 号发生 uc 器k1 可控增 益放大 器Ag 输出电压 Uy
ωr Ωr(s)
频率 比较器kp
ωy
ue Ue(s)
滤波器 H(s)
Uc Uc(s)
可控频率 电路kc
ωy Ωy(s)
频率比较器的输出误差电压ue与两个输入信号的频率差有关，而与这两个 信号的幅度无关，ue为
ue= kp (ωr-ωy)
式中，kp在一定的频率范围内为常数，实际上就是鉴频跨导。 常用的频率比较电路有两种形式：一是鉴频器，二是混频-鉴频器。
第10章 反馈控制电路
锁相环路（PLL）
锁相环路（Phase locked loop缩写PLL）是一种相位自动控制电路， 被控量为相位，被控对象为压控振荡器。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。
PLL电路广泛应用于：
通信 电视 遥测遥成 频率合成 精密测量
10. 2 自动相位控制电路（锁相环）
一、锁相环的组成部件
第10章 反馈控制电路
PLL是一个相位负反馈系统，可对输入信号的频率与相位实施跟 踪。 鉴相器 ( PD) 三个基本部分构成一个负反馈环： 环路滤波器 ( LF ) 压控振荡器 (VCO )
vi(t) θi(t) vo(t)
PD
10. 1 概述
第10章 反馈控制电路
为了提高通信和电子系统的性能指标，或者实现某些特定的要 求，必须采用自动控制方式。由此，各种类型的反馈控制电路 便应运而生了。 反馈控制电路可分为三类： 自动增益控制(Automatic Gain Control，简称AGC) 自动频率控制(Automatic Frequency Control，简称AFC) 自动相位控制(Automatie Phase Control，简称APC) 自动相位控制电路又称为锁相环路(Phase Locked Loop，简 称PLL)，是应用最广的一种反馈控制电路。
第10章 反馈控制电路
基本原理与分析方法
在反馈控制电路里，比较器、控制信号发生器、可控器件、反 馈网络四部分构成了一个负反馈闭合环路。
输入信号 xi(t) 参考信号
xr(t)
比较器
误差信号 控制信 xe(t) 号发生器
控制信号 xc(t)
可控器件
输出信号 xy(t)
反馈信号 xf(t)
反馈网络
根据参考信号的不同情况，反馈控制电路的工作情况有两种。 (1) 参考信号xr(t)不变，恒定为xro (2) 参考信号xr(t)变化
第10章 反馈控制电路
第10章 反馈控制电路
第一节 概述 第二节 自动相位控制电路（锁相环路） 第三节 频率合成器
第10章 反馈控制电路
教学要求
了解反馈控制电路的三种基本形式及工作原理。 掌握锁相环路的系统组成、电路模型、环路方程和工
作原理。
掌握环路跟踪特性的分析方法和结论。 了解集成锁相环路的电路原理及其应用。 掌握频率合成器的概念、电路组成、工作原理和性能 指标。 了解DDS频率合成器的工作原理和性能特点。
反馈电压 Uf
直流放 大k3
低通 滤波
电平检 测k2
设输入信号振幅为Ui，输出信号振幅为Uy，可控增益放大器增益为Ag(uc)， 是控制信号uc的函数，则有
Uy = Ag(uc)Ui
自动频率控制（AFC）电路
第10章 反馈控制电路
AFC电路也是一种反馈控制电路，控制对象是压控振荡器。其主要作用是 自动控制振荡器的振荡频率，保证振荡器的振荡频率稳定。
vi(t) 与 vo(t) 的相位差 的函数， e e vi(t)/ θi(t) kd sin PD 其中 t ( t ) t ( t ) ( t ) ( t ) vd(t) /θe(t) 0 (t0) e f e ( i t ) i f i (t ) 0 1 2 即 vd ( t ) (0 i 0 ) (t )/θ (t) 1 (t ) it 0t i (t ) 0t i (t) v o o 鉴相特性的形式有许多种， 如 : 2 (t ) 0 (t ) vd ( t ) θe (t)为输入信号的瞬时相位差。 正弦特性，三角波特性，锯齿波特 鉴相器 性等，其中最基本的是正弦波特性， 可得鉴相器的数学模型: 它可用一个模拟乘法器与低通滤波 θ1(器串接而成。 t) θe(t) vd kd sin e (t ) kd sin 如果设环路输入信号： vi ( t ) Vim sin i t i ( t ) PD θ2(t) vi(t) PLL环输出的反馈信号： vd(t) 低通滤 乘法器 v0 ( t ) V0 m sin 时， 另外可看出：当 θ π /6 0t 0( t ) e<
第10章 反馈控制电路 实际电路中一般都包括滤波器，其位置可归纳在控制信号发生器或反馈网络 数学模型 中，所以将这两个环节看作线性网络。其传递函数分别为
将反馈控制电路近似作为一个线性系统分析。由于直接采用时域 X ( s) X f ( s) H 1 ( s) c H ( s ) 2 分析法比较复杂，所以采用复频域分析法，根据反馈控制电路的组 X e ( s) X y ( s) 成方框图，可画出用拉氏变换表示的数学模型
vd(t) θe(t)
LF
vc(t) VCO
vo(t)
θo ( t )
第10章 反馈控制电路 1.经过相乘，并滤除和频分量，可得输出的误差电压为： 鉴相器（PD） 1 t )是两个输入信号 v ( t ) KVimV0 m输出信号 sin i t i v (t )( 鉴相器是一个相位比较器， d 0 t 0 (t )
参考信号 Xr(s)
误差信号 控制信号 控制信 Xe(s) Xc(s) 可控器件 比较器 号发生器 kp kc H1(s) 反馈信号 Xf(s) 反馈网络 H2(s)
输入) s和 ) X (s)分别是，x (t)，x (t)，x (t)， y ( s) 1 图中Xr(s)，Xe(s)H ，(X ( s ) ， X ( s ) ， ( s 闭环传递函数 c i y f r e c T s) X r ( s ) 1 kp kc H 1 ( s ) H 2 ( s ) xi (t)，xy(t) 和xf (t)的拉氏变换。 kp X e ( s) 比较器输出的误差信号 x ( t ) 通常与 xr(t)和xf (t)的差值成正比，设比例系 H e ( s) e 误差传递函数 X r ( s ) 1 kp kc H 1 ( s ) H 2 ( s ) 数为kp，则有 xe(t)= kp[xr(t)-xf (t)] 写成拉氏变换式，有Xe(s)= kp[Xr(s)-Xf (s)]