反馈控制电路
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第8章 反馈控制电路
8.1 自动增益控制电路 8.2 自动频率控制电路 8.3 锁相环的基本原理 8.4 频率合成器
概述
一、反馈控制的概念即分类 反馈控制是现代系统工程中的一种重要技术手段。
在系统受到扰动的情况下，通过反馈控制作用，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．简单AGC电路 (1) 基本原理： 在简单AGC电路里，参考电平Ur＝0。这样，只要 输入信号振幅Ui增加，AGC的作用就会使增益Kv减小， 从而使输出信号振幅Uo减小。图8-4为简单AGC的特性 曲线。
在简单AGC电路中，起控点电压为零。
Uo
0 Ui
图8-4 简单AGC特性曲线
(2) 特点：电路简单，不需专门比较器； 只要有输入信号，AGC电路就起作用，适合输
即要求输出电压振幅的误差越小越好；另一方面，也希望容许 输入信号振幅变化越大越好。
AGC的动态范围是指：在给定输出信号振幅变化范围内， 容许输入信号的变化范围。
2．响应时间 AGC电路是通过对可控增益放大器增益的控制来实现对 输出信号振幅变化的限制，而增益变化又取决于输入信号振幅 的变化，所以要求AGC电路的反应既要能跟得上输入信号振 幅的变化速度，又不会出现反调制现象，这就是响应时间特性。
Uom ax
Uom in
0 Uimin
Uima x
Ui
图8-5 延迟AGC特性曲线
－
至信 号 检波
＋
VCC VD
延迟 电压
C1
R AG C电压 C
R1
图8-6 延迟AGC电路
3．前置AGC、后置AGC与基带AGC 前置AGC是指AGC处于解调以前，由高频（或中频）
信号中提取检测信号，通过检波和直流放大，控制高频 （或中频）放大器的增益。
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 债控制电路。
二、反馈控制电路的组成
反馈控制电路的组成如图8-1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 ur(t)
反馈 信号 uf(t)
比较 器
误差 信号 ue(t)
控制 信号 发生 器
输入 信号
ui(t)
控制 信号
输出 信号
uc(t)
可控
uo(t)
器件
反馈 网络
图8-1反馈控制系统的组成
比较器的作用：是将参考信号ur(t)和反馈信号uf(t)进行 比较，输出二者的差值即误差信号ue(t)，然后经过控制信 号发生器送出控制信号uc(t)，对可控制器件的某一特性进 行控制。比较器可以是：电压比较器、频率比较器(鉴频器) 或相位比较器(鉴相器)。
保持接收机输出电压恒定或基本不变。具体地说，当输入信 号很弱时，接收机的增益大，自动增益电路不起作用；而当 输入信号很强时，自动增益电路进行控制，使接收机增益减 小。从而达到当接收机信号强度变化时，其输出端的电压或 功率基本不变或保持恒定的目的。
Байду номын сангаас
2、自动增益控制电路框图 自动增益控制电路框图如图8-3所示。 设输入信号振幅为Ui，输出信号振幅为Uo，可控增益放
1、自动增益控制 (Automatic Gain Control，简称AGC)， 它主要用于接收机中，控制接收迫迫的增益，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。
根据AGC的响应时间长短可分为慢速AGC和快速AGC两 类。
8.2
一、工作原理 自动频率控制（AFC）电路由频率比较器、低通滤波
大器增益为Kv(uc)，它是控制电压uc的函数，则有
Uo Kv (uc )Ui
(8-1)
ui
Up
电压比较器 ue 控制信号 uc 可控增益
Uo
Kp
发生器K1
放大器AK
直流放大器 K2
低通 滤波器
电平检测器 K2
图8-3 自动增益控制电路框图
三、自动增益控制电路
根据输入信号的类型、特点以及对控制的要求， AGC电路主要有以下几种类型。
一、自动增益控制的意义 自动增益控制电路在在通信、导航、遥测遥控等无
线电系统中应用非常广泛。
高频 放大 器
混频 器
中频 至解调器 放大 器
直流 放大 器
AG C 检波 器
ur
图8-2 具有AGC电路的接收机组成框图
二、工作原理 1、自动增益控制电路的目的 自动增益控制电路的目的：当输入信号电压变化很大时，
Ui max /Ui mi x Uo max /Uo mi x
Uo max /Ui mi x Uo max /Uo ma x
Kv max Kv mi x
nv
(8-4)
nv称为增益动态范围。
2．延迟AGC电路 在延迟AGC电路里有一个起控门限，即比较器参考电压
Ur，它对应的输入信号振幅Uimin，如图8-5所示。 Uo
可控制器件：或者是其输入输出特性受控制信号uc(t)的 控制 (如可控增益放大器)，或者是在不加输入的情况下， 本身输出信号的某一参量受控制信号uc(t)的控制 (如压控 振荡器)。
反馈网络的作用：是在输出信号uo (t)中提取所需要进 行比较的分量，送到比较器与参考信号进行比较。
8.1 自动增益控制电路
后置AGC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是整个AGC电路均在解调后的基带进行处 理。
四、AGC的性能指标 1．动态范围 AGC电路是利用电压误差信号去消除输出信号振幅与要
求输出信号振幅之间电压误差的自动控制电路。 在AGC电路中，一方面希望输出信号振幅的变化越小越好，
入信号很大的场合。 (3) 动态范围： 在AGC电路中，动态范围定义为输入（或输出）信号
振幅的最大值与最小值之比。 输出动态范围：
mo
Uo max Uo mi x
(8-2)
mi为AGC电路限定的输入信号振幅最大值与最小 值之比（输入动态范围），即：
则有
mi
Ui max Uimix
(8-3)
mi mo
8.1 自动增益控制电路 8.2 自动频率控制电路 8.3 锁相环的基本原理 8.4 频率合成器
概述
一、反馈控制的概念即分类 反馈控制是现代系统工程中的一种重要技术手段。
在系统受到扰动的情况下，通过反馈控制作用，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．简单AGC电路 (1) 基本原理： 在简单AGC电路里，参考电平Ur＝0。这样，只要 输入信号振幅Ui增加，AGC的作用就会使增益Kv减小， 从而使输出信号振幅Uo减小。图8-4为简单AGC的特性 曲线。
在简单AGC电路中，起控点电压为零。
Uo
0 Ui
图8-4 简单AGC特性曲线
(2) 特点：电路简单，不需专门比较器； 只要有输入信号，AGC电路就起作用，适合输
即要求输出电压振幅的误差越小越好；另一方面，也希望容许 输入信号振幅变化越大越好。
AGC的动态范围是指：在给定输出信号振幅变化范围内， 容许输入信号的变化范围。
2．响应时间 AGC电路是通过对可控增益放大器增益的控制来实现对 输出信号振幅变化的限制，而增益变化又取决于输入信号振幅 的变化，所以要求AGC电路的反应既要能跟得上输入信号振 幅的变化速度，又不会出现反调制现象，这就是响应时间特性。
Uom ax
Uom in
0 Uimin
Uima x
Ui
图8-5 延迟AGC特性曲线
－
至信 号 检波
＋
VCC VD
延迟 电压
C1
R AG C电压 C
R1
图8-6 延迟AGC电路
3．前置AGC、后置AGC与基带AGC 前置AGC是指AGC处于解调以前，由高频（或中频）
信号中提取检测信号，通过检波和直流放大，控制高频 （或中频）放大器的增益。
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 债控制电路。
二、反馈控制电路的组成
反馈控制电路的组成如图8-1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 ur(t)
反馈 信号 uf(t)
比较 器
误差 信号 ue(t)
控制 信号 发生 器
输入 信号
ui(t)
控制 信号
输出 信号
uc(t)
可控
uo(t)
器件
反馈 网络
图8-1反馈控制系统的组成
比较器的作用：是将参考信号ur(t)和反馈信号uf(t)进行 比较，输出二者的差值即误差信号ue(t)，然后经过控制信 号发生器送出控制信号uc(t)，对可控制器件的某一特性进 行控制。比较器可以是：电压比较器、频率比较器(鉴频器) 或相位比较器(鉴相器)。
保持接收机输出电压恒定或基本不变。具体地说，当输入信 号很弱时，接收机的增益大，自动增益电路不起作用；而当 输入信号很强时，自动增益电路进行控制，使接收机增益减 小。从而达到当接收机信号强度变化时，其输出端的电压或 功率基本不变或保持恒定的目的。
Байду номын сангаас
2、自动增益控制电路框图 自动增益控制电路框图如图8-3所示。 设输入信号振幅为Ui，输出信号振幅为Uo，可控增益放
1、自动增益控制 (Automatic Gain Control，简称AGC)， 它主要用于接收机中，控制接收迫迫的增益，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。
根据AGC的响应时间长短可分为慢速AGC和快速AGC两 类。
8.2
一、工作原理 自动频率控制（AFC）电路由频率比较器、低通滤波
大器增益为Kv(uc)，它是控制电压uc的函数，则有
Uo Kv (uc )Ui
(8-1)
ui
Up
电压比较器 ue 控制信号 uc 可控增益
Uo
Kp
发生器K1
放大器AK
直流放大器 K2
低通 滤波器
电平检测器 K2
图8-3 自动增益控制电路框图
三、自动增益控制电路
根据输入信号的类型、特点以及对控制的要求， AGC电路主要有以下几种类型。
一、自动增益控制的意义 自动增益控制电路在在通信、导航、遥测遥控等无
线电系统中应用非常广泛。
高频 放大 器
混频 器
中频 至解调器 放大 器
直流 放大 器
AG C 检波 器
ur
图8-2 具有AGC电路的接收机组成框图
二、工作原理 1、自动增益控制电路的目的 自动增益控制电路的目的：当输入信号电压变化很大时，
Ui max /Ui mi x Uo max /Uo mi x
Uo max /Ui mi x Uo max /Uo ma x
Kv max Kv mi x
nv
(8-4)
nv称为增益动态范围。
2．延迟AGC电路 在延迟AGC电路里有一个起控门限，即比较器参考电压
Ur，它对应的输入信号振幅Uimin，如图8-5所示。 Uo
可控制器件：或者是其输入输出特性受控制信号uc(t)的 控制 (如可控增益放大器)，或者是在不加输入的情况下， 本身输出信号的某一参量受控制信号uc(t)的控制 (如压控 振荡器)。
反馈网络的作用：是在输出信号uo (t)中提取所需要进 行比较的分量，送到比较器与参考信号进行比较。
8.1 自动增益控制电路
后置AGC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是整个AGC电路均在解调后的基带进行处 理。
四、AGC的性能指标 1．动态范围 AGC电路是利用电压误差信号去消除输出信号振幅与要
求输出信号振幅之间电压误差的自动控制电路。 在AGC电路中，一方面希望输出信号振幅的变化越小越好，
入信号很大的场合。 (3) 动态范围： 在AGC电路中，动态范围定义为输入（或输出）信号
振幅的最大值与最小值之比。 输出动态范围：
mo
Uo max Uo mi x
(8-2)
mi为AGC电路限定的输入信号振幅最大值与最小 值之比（输入动态范围），即：
则有
mi
Ui max Uimix
(8-3)
mi mo