反馈 控制电路

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图6-2自功振幅控制电路组成方框图
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图6-3自功频率控制电路的组成方框图
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图6-4自动相位控制电路的组成方框图
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图6-5自动增益控制电路的组成
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图6-6具有AGC电路的调幅接收机框图
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图6-7自动频率控制电路的框图
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图6-8具有AFC电路的调幅收音机的 组成框图
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图6一9锁相环路框图
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6. 4自动相位控制环路
频率合成的主要方法有3种:直接频率合成法、锁相环频率合成法 以及数字频率合成法。其中直接频率合成法是利用混频器、倍频器、 分频器和带通滤波器来完成对频率的四则运算.该种方法已经比较少 用.后两种都有广泛的应用。图6-2 3和图6-2 4分别是锁相环频率合成 器和数字频率合成器的基本框图。
自动相位控制电路通常称为锁相环路。利用锁相环路.可以实现 许多功能。锁相环路的被控量是相位.被控对象是压控振荡器(VC().在 反馈控制器中对振荡相位进行比较.利用输出误差量对被控对象的输 出相位进行调整。图6-4所示是自动相位控制电路的组成方框图。
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6. 2自动增益控制电路
6. 2. 1自动增益控制电路的组成和工作原理
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图6-1Байду номын сангаас压控振荡器特性曲线
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图6一15锁相环路的基本模型
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图6-16 VE567内部方框图
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图6一17 L564内部框图
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图6-18 CC4046内部框图
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图6-19锁相调频的组成框图
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图6-20锁相鉴频电路
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图6-2 3锁相环频率合成器的基本框图
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图6-24数字频率合成器的基本框图
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6.1概述
6.1.2自动频率控制原理
自动频率控制电路主要用于电子设备中.以保证振荡器的振荡频 率稳定。被控量是频率.被控对象是压控振荡器(VCO)。而在反馈控制 中.必须对振荡频率进行比较.利用输出误差量对被控对象的输出频率 进行调整。
图6-3所示是自动频率控制电路的组成方框图.
6. 1 .3自动相位控制原理
调频信号。图6-19为锁相调频电路的组成框图。 用锁相环路也可以实现调频波的解调.其组成框图如图6-20所示 图6-2 0中由于输入高频信号是一个调频波.其频率在变化.而压控
振荡器的振荡频率与其跟踪变化产生一个变化的相位误差电压.通过 低通滤波器除其高频成分.因此通过低通滤波器的输出就可以产生一 个随调频信号变化的解调信号.即实现鉴频功能。
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6. 4自动相位控制环路
2.频率合成 频率合成器是将一个或几个高精度和高稳定度的标准参考频率.
经过混频、倍频与分频等对它进行加、减、乘、除的四则运算.最终 产生大量的具有高精确度的频率源。现代电子技术中常’常要求高精 确度和高稳定度的频率.一般都用晶体振荡器。但是晶体振荡器的频 率是单一的.只能在极小的范围内微调。然而.许多无线电设备都要求 在一个很宽的频率范围内提供大量稳定的频率点。例如.短波SSB通信 机要求在2 ~30MHz范围内.提供以100Hz为间隔的28万个频率点.每个 频率点都要求具有与晶体振荡器相同的频率准确度和稳定度.这就需 要采用频率合成技术。
任何一种振荡器.如LC振荡器、R C振荡器和多谐振荡器均可构成压 控振荡器。压控振荡器的特性曲线如图6-13所示。 4.锁相环路模型和基本方程式 将上面得到的3个基本环路部件的模型图连接起来.就构成了图6-15 。
6.4.2锁相环路的捕捉与跟踪
1.环路的捕捉 若环路初始状态原光是失锁的.通过自身的调节进入锁定.这种环
环路滤波器是低通滤波器.用来滤除误差电压。 uD(t)中的高频分 量和噪声。此外.由于环路滤波器的传递函数对环路性能有相当大的 影响.因而还可以调整环路滤波器的参数来获得环路所需要的性能。
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6. 4自动相位控制环路
3.压控振荡器(VCO) 压控振荡器是指振荡角频率受到控制电压uC(t)控制的振荡器。
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在较小范 围内变化的一种电路.其组成框图如图6-5所示。
6.2.2自动增益控制电路的应用
图6-6所示是具有简单的AGC电路的超外差式收音机的框图。天 线收到的信号经过放大、变频再放大后.进行检波.取出音频信号。此 音频信号的大小将随着输入信号强弱的变化而变化。
CC4046是一种数字锁相环路.它采用CMOS电路.最高工作频率 约1MHzo其内部组成框图如图6-18所示.它主要由压控振荡器、源极 跟随器、稳压器、放大和整形电路A以及两个鉴相器组成。
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6. 4自动相位控制环路
6 .4.5锁相环路的应用
1.锁相调频与解调 用锁相环环路组成的调频电路.可以获得中心频率稳定度很高的
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6. 4自动相位控制环路
6.4.4集成锁相环路
集成锁相环按照其内部电路结构可以分为模拟锁相环和数字锁 相环两大类。按照其用途可以分为通用型和专用型两种。通用型是一 种具有各种用途的锁相环.其内部主要由PD和VCO两部分组成.有时还 附加放大器和其他辅助电路.也有单独的集成PD和集成VCO连接成满 足某种需要的锁相环路。专用型是一种专为某种功能设计的锁相环. 例如.用于彩色电视接收机中的色差信号解调电路、调频接收机中的 调频立体声解码电路等。下面介绍几种常用的集成锁相环路。 1. NE567
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6. 4自动相位控制环路
6.4.3锁相环路的窄带特性
输入信号中不可避免地混杂着大量的噪声和干扰。当环路处于锁 定的状态时.处于输入信号频率、附近的干扰信号将以差拍形式在鉴 相器输出端产生差拍电压。差拍频率就是干预频率与压控振荡器的锁 定输出频率之差。其中.差频较高的大部分差拍干扰信号被环路滤波 器抑制.施于压控振荡器上的干扰控制电压很小.所以压控振荡器的输 出信号可以看成是经过环路提纯了的输出信号。在这里.环路起了一 个滤除噪声的窄带滤波器的作用。
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路由失锁进入锁定的过程称为捕捉过程。
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6. 4自动相位控制环路
2.环路的跟踪 环路原先是锁定的.当输入信号频率发生变化时.环路通过自身调
节来维持锁定的过程称为跟踪过程。处于锁定状态的环路是一种动态 平衡状态。当输入信号频率改变时.破坏了环路动态平衡.造成鉴相器 输出的误差电压发生变化。经过滤波器加到压控振荡器上.再次达到 动态平衡.这就是锁相环的跟踪特性。
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6. 3自动频率控制电路
自动频率控制电路也是一种反馈控制系统.其作用是自动调整振 荡器的频率。自动频率控制电路的组成框图如图6-7所示.主要由压控 振荡器(VCO) ,差频放大器、混频器、限幅鉴频器及放大器组成。
图6-8是采用AFC的超外差式调幅收音机的组成框图。它将本机 振荡器变为压控振荡器.中频放大器输出的部分中频信号.送到限幅鉴 频器进行鉴频.将偏离于额定中频的频率误差变换成电压。该电压通 过窄带低通滤波器和放大器后作用到压控振荡器上。压控振荡器的振 荡频率发生变化.使偏离于中频的频率误差减小。在自动频率控制电 路的作用下.接收机的输入调幅信号的载波频率和VCO振荡频率之差 接近于额定中频。这样就可以使得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。
第6章反馈控制电路
6.1概述 6.2自动增益控制电路 6.3自动频率控制电路 6.4自动相位控制环路 6.5反馈控制电路的制作、调试和检测
6.1概述
6 .1.1自动振幅控制原理
自动振幅控制电路通常称为自动增益控制电路。它主要用于接 收机中.使整机在输入振幅变化时保持输出电压振幅不变。自动振幅 控制电路的被控量是电压振幅.在反馈控制器中必须进行振幅比较.利 用误差量去对输出振幅进行调整。图6-2所示是自动振幅控制电路组 成方框图.可控增益放大器是环路的被控对象.它的输入量ui(不是控制 环路的输入量uR)与输出量uo的关系是
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6. 5反馈控制电路的制作、调试和检测
1.调频电路的调试和检侧 1)锁相环的自由振荡频率的测量 2)观察变容二极管静态工作点对压控振荡器自由振荡器的影响 3)观察锁定现象 4)测试同步带和捕捉带 2.鉴频电路的调试和检测 1)鉴频电路的自由振荡频率的测量 2)观察锁定现象并测试同步带与捕捉带 3.观察系统的调频和鉴频的情况
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6. 4自动相位控制环路
6. 4. 1锁相环路基本工作原理
基本锁相环由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)、压控振荡器(VCO) 3部分组成.如图6-9所示。 1.鉴相器(PD)
鉴相器是一个相位比较器.对输入信号ui(t)和输出信号uo(t)的相位 进行比较.产生输出电压uD(t),这个电压的大小直接反映两个信号相位 差的大小.即鉴相器的作用是完成相位差一电压的变换。 2.环路滤波器(LF)
NE567是一个高稳定度的低频单片集成锁相环路。图6-16示出了 NE567的内部方框图。
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6. 4自动相位控制环路
2. L564(NE564) L564是58系列中工作频率高达50MHz的一块超高频通用单片集
成锁相环路.其组成框图如图6-17所示。电路由输入限幅器、鉴相器、 压控振荡器、放大器、直流恢复电路和施密特触发器6大部分电路组 成。 3. CC4046