第六章--反馈控制电路daan

鉴相器的直流输出电压为
ud (0) = Kd sinϕe (∞) = Ud sinϕe (∞) ≈ −0.02 V
266
滤波器的输出端的直流电压为
uc = ud (0)× F (0) ≈ −0.02×10 = −0.2V （2）对于正弦鉴相特性，RC 积分器和无源比例积分器的 F (0) = 1
ϕe (∞)
器去控制压控振荡器，使压控振荡器的频率降低从而使中频频率减小，达到稳定中频的目的
6.4 6.5 6.6
比较 AFC 和 AGC 系统，指出它们之间的异同。
网 锁相与自动频率微调有何区别？为什么说锁相环路相当于一个窄带跟踪滤波器？ 案 有几种类型的频率合成器，各类频率合成器的特点是什么？频率合成器的主要性能指标
（1）对正弦鉴相特性， ud = Kd sin ϕe = Ud sin ϕe ，此时 Kd 的单位是 V，则锁定后的剩
余相差为 ϕe
(∞)
=
arcsin
Kd
∆ωo KV F
(0)
=
arcsin
−2π × 1× 2π
0.02 ×106 ×106 ×10
= arcsin (−0.02) ≈ −0.02rad
网 解：
1 RC
= 103 rad
/
s ，保证 ∆ωm
= 100rad
/
s 的范围内，低通滤器能通过
0.1 = arcsin ∆ωm
案 Kd KKV 后答 因为ϕe 很小，所以上式可写成
0.1 ≈ sin ∆ωm Kd KKV
100 = − 25×10−3 × K ×103
课 得 K=40。即要放大器的增益为 40
= −0.8rad
ϕe = −45.860
267
（3）
ϕe
(∞)
=
arcsin
∆ωo Kd KV
= arcsin 2π ( fi − f0 ) = 50
2π ×104
fi − f0 104
=
0.087
则 f0 = 0.99913MHz
题 6。16 图 开关乘法器作相位检测器的鉴相特性
om 6.17 如 题 6.17 图 所 示 锁 相 环 中 ， 输 入 信 号 频 率 的 变 化 为 ∆ωi = 100rad/s ， 鉴 相 器 的 .c Ad = 25mV/rad ，VCO 的 Ao = 2π ×103 rad/sV ， RC = 10−3S ，要求稳态相位误差为 aw 0.1rad ，试确定放大器的增益 A 。 www.khd 题 6.17 图
= 1V
/ rad
（2）如用
题 6。16 图
所示的鉴相特性， ∆ωH
= ±KdϕeF (0) KV
，式中 ϕe
π =±
2
268
则 Kd
= ∆ωH
ϕeF (0) KV
=
π
2π ×104 ×1× 2π ×104
= 2 V / rad π
2
6.18 某锁相环路 PD 的 Ad = 2V/rad 。VCO 的 Ao = 2π ×104 rad/sV ，中心频率 fo = 103 kHz 。
频率合成器的主要性能指标有：频率准确度和频率稳定度、频率分辨率（频率步长）、
频率范围、频率转换时间（或频率时间）、相位噪声和杂散、功耗和体积等
6.7 PLL 的主要性能指标有哪些？其物理意义是什么？
答：我们可以用“稳”、“准”、“快”、“可控”、“抗扰”五大指标衡量 PLL 的优劣。（a）“稳”
是指环的稳定性。PLL 的稳定是它工作的前提条件，若环路由负反馈变成了正反馈，就不稳
题 6.11 图 d 6.11 题 6.11 图是调频接收机 AGC 电路的两种设计方案，试分析哪一种可行，并加以说明。 kh 6.12 在题 6.12 图所示的锁相环路中，已知 Ao = 2π × 25krad/sV ， fr = 50kHz ， A1＝2， 鉴
w. 相器的最大输出电压 0.7V，试求环路的同步带。若 R = 3.6kΩ ，C = 0.3μF ，试求环路 ww 的快捕带。
www.k 6.15 在某锁相环路中，鉴相器灵敏度 Ad = 1V/rad ，压控灵敏度 Ao = 2π ×105 rad/sV ，输入
信号频率 fi = 1MHz ,VCO 的固有频率 fo = 1.02MHz 。
网 （1）若环路滤波器采用有源比例积分器，其直流增益 AF (0) = 10 ，可使环路入锁．试求
定了。理论分析表明，一、二阶环路是无条件千金之子环。（b）“准”是指环路的锁定精度。
PLL 锁定后没有频差，只有剩余相差，所以锁定精度由剩余相差来表征，我们希望相差越小
越好，（c）“快”是环路由失锁进入锁定状态的时间，所以锁定时间由捕获时间来表征，我们
希望快捕时间与捕获时间越短越好。（d）“可控”指环路能进入锁定与维持锁定的频差范围，
案 锁定后的剩余相差，以及鉴相器与滤波器输出端的直流电压。
（2）若环路滤波器采用 RC 积分滤波器或无源比例积分滤波器，试问环路能否锁定？
后答 解：题中 Kd 指的是ϕe
= 0 时的 dUd dϕe
，单位是V
/ rad
。
课 ∆ωo = 2π ( fi − fo ) = 2π (1−1.02)×106 rad / s = 2π × 0.02×106 rad / s
这是为什么？PLL 达到平衡时，存在什么误差？ 答：AFC 电路是一个负反馈闭合环路，它利用频率误差信号来调节输出信号的频率，使输出
频率稳定。AFC 电路在达到最后状态时，两个频率不可能完全相等，存在剩余频差。PLL 电路是以消除频率误差为目的的反馈电路，但其基本原理是利用相位误差消除频率误差， 所以当电路达到平衡状态时虽然有剩余相位误差存在，但频率误差可以降到 0 从而实 现无频率误差的频率跟踪和相位跟踪。 6.9 锁相环路合成法频率合成器根据哪些特点分为模拟式与数字式两大类？它们各有何优 缺点？ 6.10 为什么在鉴相器后面一定要加入环路滤波器？
网
案
答题 6.12 图
后 解：（1）同步带 课∆ωL = ± Ad A1A0 AF (0)
，其中 AF (0) = 1 ，则
∆ωL = ±0.7V × 2× 2π × 25krad / ( siV ) = ±219.9×103 rad/s
（2）快捕带
∆ωc = ±
Ad A1A0 = ± τ
∆ωL RC
答 有哪些？
答：频率合成器有三种：直接式频率合成器、锁相频率合成器（包括倍频锁环、混频锁相
后 环、除法降频锁相环）、直接数字式频率合成器。 直接式频率合成器是直接对参考频率源进行混频分频和倍频得到所需频率是一个开
课 环系统；锁相频率合成器是锁相环进行频率合成，是一个闭环譏数字频率合成器是一种
全数字化的频率合成器，是一个开环系统。
网 ∆ωo > Kd KV ，所以环路不能入锁。
Байду номын сангаас如用
答案 题 6。16 图
所示鉴相特性即 ϕe
在
⎛ ⎜ ⎝
−
π 2
∼
π 2
⎞ ⎟ ⎠
之间是线性鉴相特性，则由锁定
条件得；
课后 ∆ωo
=
K dϕe KV
= 1× π × 2π 2
×104
= 2π
×1.57 ×104
< 2π
× 25×104 也不能入锁。
（2） ∆ωo = 2π ( fi − fo ) = 2π (1−1.008)×106 = −2π × 0.008×106 rad / s
.c （2）若 fo 调低到1.008MHz 。有无可能入锁？剩余相差ϕe∞ 是多少？ aw （3）若要求剩余相差不超过 5o ， fo 应调到多少？ hd 解：对于无低通滤波器的一阶锁相环路，同步带=捕捉带。 k （1）如用正弦鉴相特性 w. ∆ωo = 2π ( fi − fo ) = 2π (1−1.25)×106 rad / s = 2π × 0.25×106 rad / s ww Kd KV = 1× 2π ×104 rad / s
c 其性能指标有两个：动态范围和响应时间 w. 6.3 AFC 的组成包括哪几部分，其工作原理是什么？ a 答：AFC 由以下几部分组成：频率比较器、可腔频率电路、中放器、鉴频器、滤波器
hd 工作原理：在正常情况下，接收信号的载波为 fs ，本振频率 fL 混频输出的中频为 fI 。 .k 若由于某种不稳定因素使本振发生了一个偏移＋ ∆fL 。混频后的中频也发生同样的偏移，成 www 为 fI ＋ ∆fL ，中频输出加到鉴频器的中心频率 fI ，鉴频器就产生了一个误差电压，低通滤波
=±
219.9×103 rad / s = ±14.27 ×103 rad / s
3.6 ×103 × 0.3×10−6
6.13 在题 6.12 图所示的锁相环路中，当输入频率发生突变 ∆ωi = 100rad/s 时，要求环路的
265
稳态相位误差为 0.1rad，试确定放大器的增益 A1 。已知 Ad ＝25mV/rad， A0 ＝103 rad/sV ，
输入信号频率 fi = 1.01×106 Hz ，滤波器为无源积分滤波器，试求：
（1）稳态相位误差。
（2）VCO 的直流控制电压。
（3）环路的同步范围。
解：设用正鉴相特性
om ( ) （1）ϕe
=
arcsin
Kd
∆ωo
F (0)
KV
2π × 1.01×106 −106 = arcsin 2×1× 2π ×104
=40
om 6.14 已知一阶锁相环路鉴相器的最大输出电压 Vd ＝2V，压控振荡器的 Ao = 104 Hz/V (或
.c 2π ×104 rad/sV)，压控振荡器的振荡器频率 ωo = 2π ×106 rad/s。问当输入信号频率