反馈控制电路解读
反馈控制电路原理详解
如鲁棒控制、自适应控制等，这些 控制策略能够自动适应系统参数变 化和外部扰动，提高系统稳定性。
04
频率响应与滤波器设计
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
频率响应概念及意义
频率响应定义
描述电路或系统对不同频率信号的放大或衰减特性。
意义
反映电路对不同频率信号的传递能力，是评价电路性 能的重要指标。
加强系统维护
定期对电路进行维护和保养，确保电路处于 良好状态，提高其抗干扰能力。
THANKS
感谢观看
02
来自外部环境的干扰，如电磁干扰、电源波动等，可能导致电
路误动作或性能下降。
传输噪声
03
信号在传输过程中受到干扰，如串扰、反射等，影响信号质量
和传输效率。
常见噪声抑制方法介绍
滤波技术
采用滤波器对电路中的噪声进行 滤除，如低通、高通、带通滤波 器等，可有效抑制特定频率范围
的噪声。
屏蔽技术
采用屏蔽罩、屏蔽线等措施，减 少外部电磁干扰对电路的影响。
应用
在通信、音频、图像处理等领域，需根据信号频率特 性选择合适的电路或系统。
滤波器类型选择依据
滤波器作用
允许某一部分频率的信号通过 ，同时抑制其他频率的信号。
通带与阻带
根据需要选择通带（允许通过 的频率范围）和阻带（被抑制 的频率范围）。
滤波器类型
如低通、高通、带通、带阻等 ，根据信号特性和应用需求选 择。
控制对象
被控制的物理量或系统，如温 度、压力、速度等。
比较元件
将测量元件输出的实际值与给 定值进行比较，产生误差信号。
执行元件
根据放大后的误差信号，驱动 控制对象改变其状态或行为。
电路基础原理中的反馈电路解析
电路基础原理中的反馈电路解析在电路基础原理中，反馈电路是一种重要的电路配置，常用于放大器、振荡器、滤波器等电路中。
它的作用是将输出信号的一部分反馈到输入端，以达到稳定、增益调节或者频率响应优化等目的。
本文将从基本原理、分类以及应用角度解析反馈电路。
一、基本原理反馈电路的基本原理是通过将输出信号反馈到输入端，改变输入端的工作条件，以达到控制和优化的效果。
根据反馈信号的来源，反馈电路可分为电压反馈和电流反馈。
电压反馈是指将输出电压通过一个电阻网络反馈到输入端，起到稳定增益和频率响应调节的作用。
它分为串联电压反馈和并联电压反馈两种形式。
串联电压反馈是指将输出电压通过一个串联电阻反馈到输入端，使放大器的输入电压降低，起到减小放大器增益的作用。
并联电压反馈是指将输出电压通过一个并联电阻反馈到输入端，使放大器的输入电阻增加，起到提高放大器的输入阻抗和减小非线性失真的作用。
电流反馈是指将输出电流通过一个电流采样网络反馈到输入端，起到稳定工作点和减小非线性失真的作用。
电流反馈可以分为串联电流反馈和并联电流反馈。
串联电流反馈是指将输出电流通过一个串联电阻反馈到输入端，使放大器的输入电流降低，起到减小放大器失真和提高线性度的作用。
并联电流反馈是指将输出电流通过一个并联电阻反馈到输入端，使放大器的输入电压降低，起到提高放大器的输入阻抗和线性度的作用。
二、分类与应用根据反馈信号和输入信号的相对相位关系，反馈电路又可分为正反馈和负反馈。
正反馈是指反馈信号与输入信号相位一致，放大器工作在不稳定状态下，并产生自激振荡。
正反馈广泛应用于振荡器、计数器等电路中，用于产生时钟信号和周期性信号。
负反馈是指反馈信号与输入信号相位相反，放大器工作在稳定状态下，并调节放大倍数或频率响应。
负反馈的应用广泛，其中最常见的是用于放大器电路中。
通过负反馈，可以实现放大器的稳定工作、减小失真、调节增益和频率响应等功能。
在滤波器中，负反馈可以用于调节频率响应特性，使得滤波器具有更好的性能。
通信电子电路第5章_反馈控制电路
2
综述(二)
较大的参考信 号变化和输出 信号变化，只 xi 引起小的误差 信号变化，条 件为：
外部输入信号
反馈控 制器
xe
对象
x0
综 述 与 x 内 0 容 提 要
反馈信号变化的方向与参考信号变化的 方向一致 从误差信号到反馈信号的整个通路的增 益要高
3
综述(三)
反馈控制系统的特点：
自动进行误 差检测和调整 系统根据误 x 差信号的变化 i 进行调整，不 管误差信号由 何种原因产生 存在剩余误差 AGC AFC
i
e
d
d
o
Vdm
Vd
Vdm
Vd
0
Vd
0
Vdm vd Vdm sin e
e
Vdm
e
0
制 电 路 锁 相 e 环 -
2Vdme / , / 2 e / 2 vd 2Vdm ( e ) / , / 2 e 3 / 2
锁相环的构成(三)
第 环路滤波器 vi (t ) vc (t三 ) vd (t ) PD LPF (LPF)的类型 节 ： i 及传递函数 自 vod (t ) 动 可滤除鉴相器输出 VCO A ( p ) F 相 中包含鉴相输入信 vo (t ) vc (t ) 位 号频率在内的高频 控 R 制 R2 C 1 分量，提高环路的 严格来说： R 电 v ( t ) f ( t )* v ( t ) c R1 R d 抗干扰能力 路 2 v (t ) 还可使锁相环获得 在锁相环的分析中， vc (t ) v ( 锁 t ) vd d(t ) C C c A v ( t ) 相 所需的带宽和增益， d 习惯使用微分算子的 ) 环 vc (t vc (t )和vd (t ) 改善环路的性能以 函数来表示 RC比例积分滤波器 RC积分滤波器 s 2 1 适应对锁相环多种 的关系，即： 有源比例积分滤波器 F ( s ) 应用的需要 F ( s ) 1/( s v A (2p ) v ( ts ) F s) ) ( 1) /1 11) s( s c (t F 1 2 )d 13
《高频反馈控制电路》课件
为了解决非线性失真问题，可以采取一系列措施，如优化电路设计、减小信号幅度、选择合适的元件等。此外，在电路设计中考虑非线性抑制也是解决非线性失真问题的有效方法。
06
高频反馈控制电路的发展趋势与展望
新型高频反馈控制电路的研究方向：随着技术的不断发展，新型高频反馈控制电路的研究也在不断深入。目前的研究方向主要包括采用新型材料、优化电路设计、提高工作频率等方面。
详细描述
线性度是指高频反馈控制电路在一定工作范围内，输出与输入之间的线性关系。线性度好的电路，其输出与输入成比例关系，能够更好地实现信号的传输和处理。线性度对于保证信号的真实性和准确性至关重要，特别是在高精度和高稳定性的应用中。
VS
噪声性能是衡量高频反馈控制电路性能的重要指标之一，它反映了电路对噪声的抑制能力。
高频反馈控制电路的组成
输入阻抗
输入灵敏度
输入噪声
输入带宽
01
02
03
04
描述输入端对信号源的电阻抗特性，影响信号源的输出电压。
输入电压变化与输入电流变化的比值，表示电路对微弱信号的响应能力。
输入端产生的随机电信号，影响电路性能和稳定性。
输入部分对信号频率的响应范围，限制了电路处理信号的频率范围。
总结词
带宽增益乘积是指高频反馈控制电路在一定带宽内的增益与工作频率的乘积。该指标用于评估电路在不同频率下的增益表现，是衡量电路性能的重要参数。在高频应用中，带宽增益乘积的大小直接影响到电路的动态响应和信号处理能力。
详细描述
总结词
线性度是衡量高频反馈控制电路性能的重要指标，它反映了电路输出与输入之间的关系。
详细描述
噪声性能是指高频反馈控制电路在工作过程中，对内部和外部噪声的抑制能力。噪声性能好的电路能够有效抑制噪声干扰，提高信号的信噪比，从而保证信号传输和处理的准确性。噪声性能对于高频反馈控制电路的可靠性和稳定性具有重要影响。
《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。
反馈控制电路原理详解
概述 自动电平控制(AGC) 自动频率微调(AFC) 锁相环路的基本工作原理 锁相环路的性能分析 集成锁相环 锁相环路的应用
反馈控制电路是一种自动调节系统。其作用是通过环路自 身的调节，使输入与输出间保持某种预定的关系。它广泛应用 于通信系统和其它电子设备中，用以提高技术性能指标或实现 某些特定的功能。 这种系统具有如图所示的方框图。它由反馈控制器和控制 对象两部分构成，图中Xi和Xo分别为系统的输入量和输出量， 它们之间应满足所要求的确定关系：
延迟式ＡＧＣ原理电路
在二极管上加有一负电压（由负电源分压获得）， 称为延迟电压。
几十uV～几mV
1伏左右
图10.2 具有ＡＧＣ的超外差式接收机方框图
自动增益控制电路的作用是，当输入信号电压 变化很大时，保持接收机输出电压几乎不变。
简单的ＡＧＣ特性曲线
当输入信号很弱时，接收机的增益大，控制电路不起 作用。而当输入信号很强时，控制电路进行控制，使接收机 的增益减小。
延迟式ＡＧＣ特性曲线
电子设备往往需要各种类型的控制电路，来改 善其性能指标。这些控制电路都是运用反馈的原理， 因而可统称为反馈控制电路。 自动增益控制电路 控制电路 自动频率微调电路
锁相环路
几十uV～几mV
fo–fs=fi
1伏左右
高频放大 fs fo fs
混频
中频放大 fi
检波 F
低频放大 F
本地振荡
自动增益控制电路主要用于接收机中，以维持 整机输出恒定，几乎不随外来信号的强弱而变化。
Xo =F(X )
反馈 控制器 Xo
i
Xi
Xe
控制对象
Xo
第8章反馈控制电路
式中，τ1=(R1+R2)C， τ2=R2C，R1>> R2。与RC积分滤波器不 同的是，当频率很高时，F(jΩ)|Ω→∞=R2/(R1+R2)是电阻的分压 比，这就是滤波器的比例作用。
第8章 反馈控制电路
无源比例积分滤波器 的频率特性
从相频特性上看，当频率很高时有相位超前校正的作用， 可以 改善环路的稳定性。
提取检测信号，通过检波和直流放大，控制高频(或中频)放大 器的增益。
后置AGC： AGC处于解调以后，是从解调后提取检测信 号来控制高频(或中频)放大器的增益。
基带AGC: 整个AGC电路均在解调后的基带进行处理。基 带AGC可以用数字处理的方法完成。
第8章 反馈控制电路
三 AGC的性能指标
1. KV（可控放大器的增益）：
y r时，应该减小振荡频率
因为此时uc 0,所以KC为负值
第8章 反馈控制电路
2.鉴频特性
斜率为Kd
第8章 反馈控制电路
3.无偏差的AFC特性 假设低通滤波器的传 输系数为1，即误差电 压等于控制电压
y0 r时
第8章 反馈控制电路
4.有偏差的AFC特性
y0 r时
稳定频差：
1 Kd Kc
ωy=ωy0+Kcuc 其中ωy0是控制信号uc=0时的振荡角频率，称为VCO的固有振 荡角频率，Kc是压控灵敏度。
注意：环路锁定时，ωy固定不变，但是不等于ωr，还有 剩余频差Δω＝|ωy－ωr|，否则无控制信息。
第8章 反馈控制电路
二 AFC电路特性分析
1.VCO的压控特性 y y0 KCuc
说明：1。由于PD的存在，锁相环只对相位进行比较。 2。锁相环是靠剩余相差进行工作（无剩余频差） 3。系统为相位负反馈环路。
电路中的反馈控制与稳定性分析
电路中的反馈控制与稳定性分析反馈控制是电路设计中的重要概念，它可以帮助电路实现稳定的工作状态。
在电路中引入反馈，可以根据输出信号对输入信号进行调整，以达到我们期望的工作效果。
本文将探讨电路中的反馈控制与稳定性分析。
首先，我们来介绍反馈控制的基本概念。
电路中的反馈控制是指将一部分输出信号作为输入信号的参考，用来调节输入信号的大小或方向，以实现对电路工作状态的控制。
一般来说，反馈可以分为正反馈和负反馈两种。
正反馈是指输出信号与输入信号的相位一致，即输出信号会增强输入信号的变化。
在正反馈电路中，输入信号经过放大之后，输出信号又作为输入信号的一部分进行放大，使得输出信号的幅值逐渐增大，从而引起系统不稳定的问题。
因此，在实际电路设计中，正反馈往往需要通过其他方式来抑制其不稳定性。
相反，负反馈是指输出信号与输入信号的相位相反，即输出信号会抑制输入信号的变化。
在负反馈电路中，输出信号的一部分会与输入信号进行比较，根据比较结果调整输入信号的大小或方向。
这种调节可以使电路的工作状态更加稳定，因为输出信号的变化会被抑制，从而减小系统的波动。
稳定性是衡量电路工作状态稳定性的重要指标。
在电路中引入反馈可以提高电路的稳定性。
通过负反馈，我们可以将输出信号与期望信号进行比较，并根据比较结果对输入信号进行调节，使得输出信号逐渐趋近于期望信号。
在这个过程中，我们可以通过稳定性分析来评估电路的稳定性。
稳定性分析是指通过对电路的数学建模和分析，来判断电路是否稳定或者在何种条件下能够实现稳定。
常用的稳定性分析方法有极点分析法、频率响应法等。
通过这些方法，我们可以分析电路的传递函数和极点位置，从而得出电路的稳定性。
值得注意的是，在电路设计中，我们经常会遇到稳定性问题。
例如，在放大器中，如果稳定性设计不当，可能会出现震荡现象，导致输出信号不稳定。
因此，在电路设计过程中，我们需要充分考虑反馈控制的稳定性，并采取相应的措施来保证电路的稳定工作。
反馈控制电路
震荡频率
we0 鉴频器旳中心角频率
vi t
i
ve t
混频器
eo
差频 放大器
限幅 鉴频器
对象
vd t
vo t
压控振荡器 vc
VCO
t
放大器
w we we we0 0 vd 0 vc 0 w0 wr o
vd vc 0 wi w0 we0 这时环路不工作 w0 wi we0
用作图法显示环路锁定时旳△Weo∞
2.捕获带 若起始频差很大，环路原先是失锁旳，当起始频差减小到△Weo3 两线切于N/点，不稳定旳，环路肯定转移到M//点上稳定下来，
这表白△Weo3是环路能从失锁进入锁定旳最大允许旳起始频差，叫捕获带
Wp Weo3 同步带不小于捕获带
2.应用 • （1）自动频率微调电路
（接受与发射旳频率微调、调频接受旳解调、 扫频电路等）
调幅输入 混频器
中频 放大器
包络 检波器
压控 振荡器
放大和 低通滤波器
限幅 鉴频器
具有自动频率微调电路旳调幅接受机
利用鉴频将偏离额定中频旳频率误差变换成电压，控制VCO旳振荡频率，使偏离于额定 中频旳频率误差减小。
当环路锁定时，接受机旳输入调幅信号旳载波频率和VCO振荡频率之差接近于额定中 频，这么能够降低中频旳带宽、提升接受机旳敏捷度和选则性
vc t A0 0t
p
VCO电路模型
w0 wr 0 vc
压控特征
• 3.环路低通滤波器 Loop Lowpass Filter
作用：滤除鉴相输出电流中旳无用频率分量及其他干扰分量，到达环路所要求旳
性能，并确保环路旳稳定性。
高频第10章 反馈控制电路解析
二、反馈控制电路的组成 反馈控制电路的组成如图 10-1 所示，由 比较器、控制信号发生器、可控器件和反馈 网络四部分组成一个负反馈闭合环路。
参考信号 u r(t) 比较器 反馈 信号 u f(t) 输入信号 u i (t) 误差信号 u e(t) 控制信号 发生器 控制信号 u c(t) 可控 器件 输出信号 u o (t)
作用，可使系统的某个参数达到所需的精度，或
按照一定的规律变化。电子线路中也常常应用反 馈控制技术。根据控制对象参量的不同，反馈控 制电路可以分为以下三类：
1 、自动增益控制 (Automatic Gain Control ， 简称AGC)，它主要用于接收机中，控制接收机的增 益，以维持整机输出恒定，使之几乎不随外来信号 的强弱变化。 2 、 自 动 频 率 控 制 (Automatic Frequency Control ，简称 AFC) ，它主要用于维持电子设备中 工作频率的稳定。 3、自动相位控制 (Automatic Phase Control， 简称APC)，又称为锁相环路(Phase Lock Loop，简 称PLL)，它用于锁定相位，能够实现许多功能，是 应用最广的一种反馈控制电路。
v d (t ) V0 Vbm
2 2
1 [1 M sin (t )] 2
图10.4.2 正弦波相位检波器
图10.4.3 正弦鉴相特性
(t ) (t )dt 0
0
t
锁相环路重要概念：当两个振荡信号频率相等时，则它们之 间的相位差保持不变；反之，若两个振荡信号的相位差是个恒定 值，则它们的频率必然相等。
d e (t ) (t ) 0 dt
R V
锁相环路与自动频率微调工作过程的比较
电路中的反馈与控制系统分析
电路中的反馈与控制系统分析电路中的反馈与控制系统是电子工程学的重要内容之一。
它涉及了电路的稳定性、频率响应以及系统的动态特性等方面。
本文将对电路中的反馈与控制系统进行详细的分析。
一、反馈系统的概念及分类反馈系统是指将输出信号的一部分或全部再次输入到系统中进行比较和修正的系统。
根据输入与输出信号之间的关系，反馈系统可分为正反馈系统和负反馈系统。
正反馈系统的特点是输出信号与输入信号在相位上一致，容易引起系统失控和振荡。
负反馈系统则通过将一部分输出信号反馈到输入端，实现自动控制和稳定性的提高。
二、负反馈系统的结构与作用负反馈系统的基本结构包括一个前向路径和一个反馈路径。
其中，前向路径将输入信号经过电路处理后得到输出信号，反馈路径将一部分输出信号反馈到输入端进行比较和修正。
负反馈系统可以实现以下几个功能：1. 提高系统的稳定性：通过将一部分输出信号反馈到输入端，负反馈系统能够有效抑制系统的不稳定性，使得系统更加稳定可靠。
2. 扩展系统的频率响应：负反馈可以提高系统的频率响应范围，使得系统能够处理更高频率的输入信号。
3. 减小非线性失真：负反馈系统能够减小电路中的非线性失真，提高系统的线性度。
4. 抑制噪声：通过将噪声信号进行反馈，负反馈系统可以减小噪声对系统性能的影响。
三、电路中的反馈类型电路中常见的反馈类型主要包括电压反馈和电流反馈。
1. 电压反馈：电压反馈是指将输出电压的一部分反馈到输入端进行比较和修正的过程。
电压反馈可以分为串联反馈和并联反馈两种形式。
串联反馈是将输出电压与输入电压进行比较，而并联反馈则是将输出电压与输入电流进行比较。
2. 电流反馈：电流反馈是指将输出电流的一部分反馈到输入端进行比较和修正的过程。
电流反馈可以分为串联反馈和并联反馈两种形式。
串联反馈是将输出电流与输入电流进行比较，而并联反馈则是将输出电流与输入电压进行比较。
四、电路中的控制系统在电路中，控制系统起着重要的作用。
电路中的控制系统主要包括比例控制、积分控制和微分控制。
什么是电路中的反馈控制和自动调节
什么是电路中的反馈控制和自动调节电路中的反馈控制和自动调节电路中的反馈控制和自动调节是指通过引入反馈信号来实现对电路的动态稳定和参数调节的方法。
在电路设计和控制系统中，反馈控制和自动调节是非常重要的概念，能够有效改善电路性能和稳定性。
一、反馈控制的原理及作用反馈控制是指从电路输出端引出一部分信号，并将其与输入信号进行比较，通过误差信号来控制电路的工作状态。
这种反馈机制可以实现对电路输出的监测和控制，使得电路能够对外界环境变化做出反应，并自动调整工作状态，以保持电路的稳定性和性能。
通过引入反馈控制，可以实现以下几个方面的作用：1. 改善电路的稳定性：引入反馈信号可以使电路对外界扰动具有更好的抑制能力，能够抵消电路中噪声和误差引起的影响，提高电路的稳定性。
2. 扩大电路的带宽：反馈控制可以减小电路的增益，避免幅频特性曲线的陡峭下降，使得电路具有更大的带宽，能够传输更宽频率范围的信号。
3. 提高电路的线性度：反馈控制可以通过减小非线性元件的非线性特性，提高整个电路的线性度，使得信号的输出与输入之间更加一致。
4. 抑制电路的漂移：反馈控制可以校正电路的偏置点和参数，抑制电路的漂移，使得电路的工作点更加稳定和可靠。
二、自动调节的原理及应用自动调节是指通过反馈控制，根据输入信号和输出信号之间的差异，自动调整电路的参数和工作状态，使得输出能够达到期望的目标。
在电路中，自动调节常用于以下几个方面：1. 自动增益控制：通过监测电路输出的幅度和输入信号的幅度之间的差异，自动调节电路的增益，使得输出信号的幅度恒定，适应信号强弱变化。
2. 自动频率调节：根据输入信号的频率和输出信号的频率之间的差异，自动调节电路的频率响应特性，使得输出信号能够准确地跟随输入信号的频率变化。
3. 自动偏置控制：通过监测电路的工作点和目标工作点之间的差异，自动调节电路的偏置点，使得电路能够工作在最佳状态下，提高性能和稳定性。
4. 自动稳定控制：在反馈控制的基础上，通过调节电路的参数和工作状态，使得电路的输出能够稳定在期望的数值范围内。
第七章反馈控制电路
故环路滤波器的数学模型为：
ud (s)
F(s)
uc (s)
常用的有：RC 积分滤波器、无源比例积分滤波器、有源比例积分滤波。
A） RC 积分滤波器
R
ud
F (s )
C
uc
1 1 s 1
1 RC 为常数
1 是唯一可调参数。将 s j 代入 F(s),可得滤波器的对数频率特性：
一、用于稳定接收机的中频
2、调频接收机 AFC 系统方框图：
输入 FM fs
混频
f0
压控 VCO
fi
中放
限幅
鉴频
fL 至 低 放
低通
本振产生频率偏差 f 0 中频 f I f 0 。本振变化产生的频 偏变化较慢，信号产生的频偏变化较快，加低通滤波器LP ，取出 本振变化引起的中频变化量。FM：本身有鉴频，不需外加。低通滤 波器 LP 去除解调的音频信号，只取出反映中频频率偏差的直流分 量，控制本振频率稳定。
ud
C
uc
20 lg
2 1 1 1
1 s 2 F (s ) 1 s 1 1 (R1 R 2 ) C 2 R2 C
()
45 90 滞后
1 2
超前
τ1 和 τ2 是两个独立可调参数。对数频率特性如图：
当 时， F( j)
VCO 的振荡频率 fv 由于不稳定因素发生变化时，必然产
生相应的相位变化，与输入参考信号fR的稳定相位比较，使鉴 频器输出一个误差电压ud ，它和相位误差有关系（如比例关 系）。 ud 经滤波得控制电压 uc(t) ，使 VCO 的 fv 回到稳定值 上。此时：fv=fR ， fV 的稳定度由fR 决定，此时为锁定状态。
反馈控制电路
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
高频电子线路第12章反馈控制电路
▪ 改写输入和输出信号表示式：
v i( t) V is mio 0 n t 1 ( [ t) ] V is mii( t n )] [
v o ( t ) V o c mo o 0 t o s ( t ) [ V ] o c mo o 0 t 2 s ( t )
的正弦波，则 i(t) i0 是一常数， 即 v i (t ) 的初始相位。
▪ 假设输出信号为：
v o ( t) V oc mo o 0 t s o ( t) [ ] V oc mo o ( t)s ][
V 式 频 瞬中时率，相，位oo(m。t )为是余输弦出信信号号的以振其幅自，由振o 0荡为相环位路VCo0Ot 自为由参振考荡的角
大，将无法捕捉信号频率。能由失锁进入锁定所允许的最大角
频差的两倍称为环路的捕捉带。
两种不同的跟踪状态
锁相环的两种跟踪状态：载波跟踪与调制跟踪。
（1）参考信号不变：压控振荡器的输出信号频率只跟踪 输入信号的载频，那么就称之为载波跟踪状态，这叫载波 跟踪环，或称“窄带跟踪环”。
（2）参考信号改变：压控振荡器的输出信号跟踪输入的 调制信号变化。这种状态就是调制跟踪状态，这种环路称 为“调制跟踪环路”。调制跟踪环路可实现高质量的调角 信号的解调。
三、PLL各部件的特性与数学模型 1、鉴相器 （PD）
▪ 常用的鉴相器有以下几类：数字鉴相器、模拟相乘器、抽样 鉴相器和鉴频鉴相器等。 ▪ 作为原理分析，通常使用具有正弦鉴相特性的鉴相器。
vd(t)f[i(t)o(t)]
式中， i (t ) 为输入信号 v i (t ) 的瞬时相位； o (t ) 为压控振荡器输出信号 v o (t ) 的瞬时相位。
《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。
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7.1 概述 7.2 反馈控制电路的基本原理与分析方法 7.3 自动增益控制电路 7.4 自动频率控制(AFC)电路 7.5 锁相环路(PLL) 7.6 锁相环的典型应用
7.1 概述
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。
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(1) 频率比较器
频率比较器的输出误差电压 ue与这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。
7.5 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，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，仅存成框图
参考电压 Ur 输入电压 Ui 误差电压 ue 控制信 号发生器 控制电压 uc 可控增 益放大器 输出电压 Uy
比较器 kp
反馈电压 Uf
k1
Ag
电平检测
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直流放大
k3
低通滤波
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
vi(t)
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PD
vd(t) θe(t)
LF
vc(t) VCO
vo(t)
θi(t)
vo(t)
θo(t)
kd sin e e vi(t) 与 v 的函数， o(t) 的相位差 vi(t)/ θi(t) PD 其中 t ( t ) t ( t ) ( t ) ( t ) vd(t) /θe(t) t) i e ( t ) i f i ( t ) 0 0 (0 1 2 即 vd (te) f 1 ( t ) i t 0 t i ( t ) 0 t i ( t ) vo(t) /θo(t) 鉴相特性的形式有许多种， 2 ( t ) 0 ( t ) ( 0 i 0 ) 如: vd(t) e ( t )为输入信号的瞬时相位差。 返回 正弦特性，三角波特性，锯齿波特 继续 性等，其中最基本的是正弦波特性， 由上式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 如下图所示， 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) 乘法器 低通滤 另外，可以看出： v0 ( t ) V0 m sin 0 t 0 ( t ) 波 2 当 e 6 时， vo(t) 0 t (t (t ) V cos (k td ) 0m 0 v k sin ) d d e e
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)
7.3
自动增益控制电路
自动增益控制(AGC)电路是某些电子设备特别是接收设备的重要辅助 电路之一，其主要作用是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。
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7.2
反馈控制电路的基本原理与分析方法
输入信号 xi(t)
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。
参考信号 xr(t) 误差信号 xe(t) 控制信号 xc(t) 可控器件 输出信号 xy(t)
比较器
反馈信号
xf(t)
控制信 号发生器
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通信 电视 PLL电路广泛应用于 遥测遥成 频率合成 精密测量
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7.5.1 锁相环的基本原理 一、锁相环的组成部件
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 )
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
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 7.2.2 数学模型
网络中，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
H 1 ( s) c H 2 ( s) f 用时域分析法比较复杂，所以采用复频域分析法，根据反馈控 X e ( s) X y ( s) 制电路的组成方框图，可画出用拉氏变换表示的数学模型
误差信号 Xe(s) 控制信号 Xc(s) 可控器件 kc 输入信号 Xi(s) 输出信号 Xy(s)
X ( s)
7.4
自动频率控制(AFC)电路
AFC电路也是一种反馈控制电路。它与AGC电路的区别在于控制对 象不同，AGC电路的控制对象是信号的电平，而AFC电路的控制对象则 是信号的频率。其主要作用是自动控制振荡器的振荡频率。
7.4.1 AFC电路的组成和基本特性 1. AFC电路的组成
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)
X ( s)
参考信号 Xr(s)
比较器 kp
控制信 号发生器 H1(s) 反馈网络 H2(s)
反馈信号 Xf(s)
X kp k () s和 ) X (s)分别是，x (t)，x (t)，x (t)， y ( s) cH 1 图中Xr(s)，Xe(s)H ，(X ( s ) ， X ( s ) ， X ( s c i y f r e c 闭环传递函数 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 e 误差传递函数 H e ( s ) X ( s ) 1 kp kc H 1 ( s ) H 2 ( s ) r 系数为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)]