第七章-反馈控制电路PPT课件

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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)
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压控振荡器(VCO) 继续
vi(t) PD vd(t) LF
θi(t)
θe(t)
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7.2 反馈控制电路的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
控制信号
xe(t)
xc(t)
控制信
号发生器
可控器件
输出信号 xy(t)
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反馈信号
xf(t)
反馈网络
ωr Ωr(s)Fra Baidu bibliotek
频率比较器 ue
kp
Ue(s)
ωy
滤波器 H(s)
uc Uc(s)
可控频率电路 kc
ωy Ωy(s)
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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。
参考信号 Xr(s)
误差信号
比较器
Xe(s)
kp
反馈信号 Xf(s)
控制信 号发生器
H1(s)
反馈网络
输入信号
控制信号
Xi(s)
Xc(s) 可控器件
kc
输出信号 Xy(s)
H2(s)
闭图xi环(中t)传，Xr递x(ys()函t，) 数和Xex(fs()H t，)T 的(Xs)拉c(s氏X X )，y r((变ss))X 换i 1 (s 。)k，p kkpck XH cH y1((1ss())sH 和)2(Xs)f (s)分别是，xr(t)，xe(t)，xc (t)， 误系差数传为比递较k函p，器数则输有出H 的e(s误)差X Xr e信((ss))号x1e(k t)p通kcH 常k1 p(与s)H x2 r((ts))和xf (t)的差值成正比，设比例
xe(t)= kp[xr(t)-xf (t)] 写成拉氏变换式，有Xe(s)= kp[Xr(s)-Xf (s)]
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202X1y(s)= kc Xc (s)
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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。
Uy = Ag(uc)Ui
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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
第7章 反馈控制电路
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
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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。
vo(t)
vc(t) VCO
vo(t)
θo(t)
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经1 、过相鉴乘相，器并滤（除P和D频）分量，可得输出的误差电压为：
鉴v 相d (器t)是 2 1 一K 个相iV m 位V 0 m 比s较i 器it n ， 输i出(t信) 号0 tv d ( 0 t( )是t) 两个输入信号
鉴如其v即i(相:中t1 )2 (与v t(特d )t( t 性e v) ) o (的 ti )k f t 形 的i t e 0 式 ( 相s d (t 0 ) t 有t位i ( i)许t f 差i) n ( 多e ti (( ) t 种) 0 t e，的0 0 函( 0 t ) ( i数 0 t t) ， v0 ov )(it()ti1 )(( //θtt θo) )(i( tt)) 2 ( t ) PD vd(t) /θe(t)
7.3.1 AGC电路的工作原理
1. 电路组成框图
参考电压 Ur
比较器 kp
反馈电压 Uf
误差电压 ue
控制信 号发生器
k1
控制电压 uc
直流放大
k3
低通滤波
输入电压 Ui
可控增 益放大器
Ag
电平检测
k2
输出电压 Uy
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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
反馈控制电路可分为三类
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自动增益控制(Automatic Gain Control，简称AGC)
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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。
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
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7.实2际.电2 路中数一般学都模包括型滤波器，其位置可归纳在控制信号发生器或反馈
网络中将，反所馈以将控这制两电个路环近节看似作作线为性一网络个。线其性传系递统函数分分析别。为由于直接采 用 制电时路域的分H1(组析s) 成法XX方ec比((ss))框较图复，杂H2可，(s)画所 出XX以yf (用(采ss))拉用氏复变频换域表分示析的法数，学根模据型反馈控
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。
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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，仅存在某一固定的相位差。
通信
PLL电路广泛应用于 电遥视测遥成
正 弦e ( 特t )性为，输三入角信波号特的性瞬，时锯相齿位波差特。