第六章反馈控制电路案例

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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。
2、 工作原理
图6.3-1是调幅超外差式接收机自动频率微调系统方框
图6.1-2反馈控制系统的组成
比较器的作用 是将输入信号与反馈信号进行比较，
输出一个误差信号，然后送入控制信号发生器产生一个控 制信号 ，由控制信号对受控件的某一特性进行控制，反 馈网络的作用是从受控信号中提取进行比较的分量并送比 较器。 整个反馈控制系统是一个闭环系统，通过不断地反馈、 比较、输出控制信号，从而对受控器件的特性进行修正， 使系统具有优良性能和达到稳定状态。
电路为例，简要介绍其工作原理。图6.3-2为带AFC电路的调
频接收机方框图。
图6.3-2调频接收机的AFC系统方框图
接收机是以额定中频为鉴频器的中心频率，亦作为AFC 系统的标准频率。 其中，高放为可调放大器，本振与之统调。因为调频接 收机本身有鉴频器，该AFC系统无需再另加鉴频器。但是， 必须考虑到接收机的鉴频器输出不仅含有AFC的反馈控制电 压，还有调频解调信号的电压，它也会控制本振频率的改变。 为了消除这一影响，在鉴频器后必须加入低通滤波器。本振 频率漂移和接收调频信号的中心频率漂移均为缓慢变化，由 此引起的电压变化可以通过低通滤波器转变为电压的变化。
表示输出电压与频率偏离中 表示压控振荡器频率与控制电 心频率的数量之间的关系曲 压的关系的曲线，叫做调制特 线，叫做鉴频特性曲线 。 性曲线。
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图6.1-1 负反馈放大器
可见，反馈控制电路的作用是利用反馈信号与原输入信 号进行比较，进而输出一个比较信号对系统的某些参数进行 修正，从而提高系统的性能，利用负反馈改善放大器的性能。 例如:一个串联电压负反馈放大器可以使放大器电压增益稳 定，通频带展宽，非线性失真减小等。 一般来说，反馈控制系统通常由四部分组成，即比较器， 控制信号发生器，可控器件和反馈网络。其组成框图如图 6.1-2所示。
ue A p (U f U r ), 在许多场合，往往规定 U f 必须大于或
自动电压控制电路是有剩余误差的控制电路，因为整个调整过程是通过 误差电压控制可控增益放大器的电压增益来实现的，所以环路达到动态 平衡状态（及锁定状态）时，误差不可能为零。
等于U r , 否则U f U r 时, ue 0, 这种情况下U r 称为比较门限电压。
它是应用最广泛的一种反馈控制电路。
6.2
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。 输入电压 6.2.1 AGC电路的工作原理 Ui 1. 电路组成框图
参考电压 Ur
如果系统中需要比较的参量是电压或电流，则称之为 自动增益控制电路；(Automatic Gain Control，简称AGC)
如果比较的参量为频率，则称之为自动频率控制电路； (Automatic Frequency Control，简称AFC) 如果比较的参量是相位，则称之为自动相位控制电路， (Automatie Phase Control，简称APC)又称为锁相环路，
比较器 Ap
反馈电压 Uf
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
k1
Ag
电平检测
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 一般情况下Ag(uc)其值随Uc增大而下降。
图。它的对象是振荡频率受误差电压控制的压控振荡器(简 称VCO)。反馈控制器是由检测出频率误差的混频器、中频 放大器以及将频率误差变换为相应电压的鉴频器组成的。
6.3-1 自动频率微调系统方框图
自动频率控制过程是利用误差信号的反馈作用来控制被 稳定的振荡器频率，使之稳定。误差信号是由鉴频器产生的， 它与两个比较频率源之间的频率差成比例。因而达到最后稳 定状态时，两个频率不能完全相等，必须有剩余频差。 AFC电路应用较广，下面就以接收机中的自动频率微调
第六章 反馈控制电路
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(AFC)电路 6.4 锁相环路(PLL) 6.5 锁相环的典型应用
6.1 概述
在现代通信系统和电子设备中，为了提高它们的技术性能 指标或实现某些特定的要求，广泛地采用各种反馈控制电路。 负反馈放大器就是反馈控制电路的典型实例。放大器的输 出信号通过负反馈网络反馈到其输入端，与输入信号相减，这 时放大器的净输入信号为原输入信号与反馈信号之差。显然当 输出电压增大，则反馈电压也增大，反馈信号与输入信号相减 后，使实际输入信号减小，从而减小了放大器的输出电压，使 输出电压幅度保持不变，进而提高了电路的稳定性。
6.3
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。
6.3.1 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)
图6.3-2调频接收机的AFC系统方框图
当混频器输出的差频不等于额定中频时，鉴频器即
有误差电压输出，通过低通滤波器只允许直流电压输出，
用来控制本振(压控振荡器)，使本振改变，直到差频减 小至等于剩余频差为止。这固定的剩余频差叫做剩余失
谐。显然，剩余失谐越小越好。例如图6.3-2的本振频
率为46.5~56.5MHz，信号频率为45~50MHz，额定中频为 1.5MHz，剩余误差不超过9kHz。