模擬電路中的反饋控制電路

1、模擬電路中的反饋控制電路的學(xué)習(xí) 電氣工程與自動化系 王文川反饋控制電路分為自動幅度控制電路、自動頻率控制電路和自動相位控制電路。學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時應(yīng)充分理解幾種典型電路框圖的原理和涉及到的基本概念。大家都知道。對于職業(yè)教育的學(xué)生，他們的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)方法，即使是預(yù)備技師班的學(xué)生（高中畢業(yè)、四年制），也存在一定困難，因此筆者在教學(xué)過程中，盡可能減少枯燥的定義、純理論的論述，運用圖文并茂，理論與實際結(jié)合，使學(xué)生能夠?qū)W到最基本的知識。例如： PD，LF，VCO 一一解釋，讓學(xué)生基本能夠理解相位控制電路的基本原理，一、自動幅度控制電路自動幅度控制電路中最典型的是自動增益控制電路，它由主放大器、振幅檢波、

2、直流放大和比較器幾部分組成。它們的作用分別是：主放大器、振幅檢波、直流放大、比較器等。基本框圖是： 通過對框圖的詳細(xì)講解，盡可能的讓學(xué)生理解它的基本原理，不作更深的計算，這樣學(xué)生基本能夠接受，因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也有了一定的提高。1主要放大器用于對輸入信號的放大，通過比較器輸出的控制信號，改變其增益的大小，進而達(dá)到穩(wěn)定輸出信號幅度的目的。通過三級電路的一級、一級的工作原理的分析，讓學(xué)生了解三級電路的連接，連接方式、連接的注意事項以及如何分析等等，有了一定的基本概念，學(xué)習(xí)起來就有了動力和興趣。2振幅檢波（1）電路介紹：介紹最基本的電路，學(xué)生更容易理解，更容易接受。（2）信號介紹：介紹二極管的單向

3、導(dǎo)電性，就理解了振幅檢波原理。用于將主放大器的輸出信號變換為與載波幅度成比例的直流信號。作為學(xué)習(xí)能力較強的學(xué)生，就加一些計算，例如：1. 檢波效率hd hd <1，一般80% （一般是安排是課后）3直流放大對振幅檢波電路的弱信號進行放大，以達(dá)到比較器對輸入信號的幅度要求。（1） 首先介紹電路框圖，這樣學(xué)生容易理解一些，（2） 再介紹一些基本電路，印象會更加深，注：該圖片為引用的，應(yīng)該不構(gòu)成侵權(quán)（筆者特別注明）。（3）作為學(xué)習(xí)能力較強的學(xué)生，就加一些計算，例如：工作在線性區(qū)時，由虛斷和虛短得：u+=0 ,u-= u+ =0i1=ifi1=(ui-u-)/R1ui/R1if=(u-uo)/R

4、F -u0/RF聯(lián)立上三式得：ui/R1=-u0/RF則u0=-（RF/R1）ui 4比較器將直流放大電路輸出的反映主放大器輸出信號幅度的直流信號與基準(zhǔn)電壓進行比較，產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)主放大器增益的控制信號。比較電路較為簡單，就介紹一些基本原理就可以了。就是VA與VB比較，得到一個輸出信號。二、自動頻率控制電路1 自動頻率控制電路的工作原理當(dāng) fr = fo時， uD(t) = 0 ，fo不變當(dāng) fr = fo時， uD(t) = 0 ，fo不變經(jīng)若干調(diào)節(jié)周期，環(huán)路最后鎖定在 fo = fr + D f 。 這個D f 稱為剩余頻率誤差，簡稱剩余頻差。有剩余頻差是AFC的缺點。為了讓學(xué)生更好的理解，

5、筆者介紹了一個常見的收音機電路框圖： 這樣，學(xué)生就能夠接受了，上課玩手機的、不聽講的現(xiàn)象就基本沒有了。自動頻率控制電路主要用于穩(wěn)定振蕩器的輸出信號頻率。電路中的振蕩器為壓控振蕩器，另外還需一個高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)頻率發(fā)生器（一般為石英晶體振蕩器），控制信號由頻率比較器輸出。當(dāng)比較器設(shè)定好后，壓控振蕩器的輸出頻率即可確定，其頻率穩(wěn)定度受標(biāo)準(zhǔn)頻率發(fā)生器的作用而大大提高。由于頻率比較器的輸出信號是一個“誤差電壓”，它只能使壓控振蕩器的振蕩頻率趨近于要求的頻率，而不能等于它，所以由自動頻率控制電路實現(xiàn)頻率穩(wěn)定將產(chǎn)生剩余頻差。三、自動相位控制電路自動相位控制（APC）自動相位控制常采用鎖相環(huán)路（PLL），它能

6、使被控振蕩器輸出信號的頻率與參考信號的頻率相一致，相位保持嚴(yán)格的關(guān)系，即實現(xiàn)相位鎖定，以此可實現(xiàn)調(diào)頻、鑒頻、混頻、解調(diào)、頻率合成等一系列電路功能。利用鎖相原理構(gòu)成頻率頻率合成器，是現(xiàn)代通信系統(tǒng)的重要組成部分。自動相位控制電路是將振蕩器的相位受到基準(zhǔn)信號的控制，使振蕩器輸出信號的相位與基準(zhǔn)信號的相位保持一種特殊關(guān)系，我們稱之為相位鎖定，所以，實現(xiàn)這一功能的自動相位控制電路就稱為鎖相環(huán)。用鎖相環(huán)實現(xiàn)穩(wěn)頻，壓控振蕩器與基準(zhǔn)振蕩器之間只有剩余相位差，而沒有剩余頻差。因為自動相位控制（APC）相對于學(xué)生較難，因此，在這里筆者作了耐心的處理，首先：介紹它的應(yīng)用領(lǐng)域，讓學(xué)生引起興趣，鎖相環(huán)（PLL）是一個反

7、饋系統(tǒng)，它的反饋信號將輸出信號的頻率和相位鎖定在輸入信號的頻率和相位上。即保持相位同步，因此稱為鎖相。輸入波形有很多種，包括正弦波或數(shù)字波形。鎖相環(huán)最早用于無線電信號的同步檢波。目前鎖相環(huán)廣泛用于濾波、頻率合成、頻率調(diào)制、解調(diào)、信號檢測等方面，在通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、遙控遙測、儀表測量等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，特別是遙控遙測是學(xué)生最感興趣的。其次簡單介紹電路方框圖：鎖相環(huán)的方框圖鎖相環(huán)由鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器三部分組成。其中鑒相器起到相位比較的作用，當(dāng)輸入信號（基準(zhǔn)信號）與輸出信號頻率不一致時，其變化的相位差就由鑒相器轉(zhuǎn)換為誤差電壓，經(jīng)低通濾波器濾除高頻成份后，對壓控振蕩器的振蕩實現(xiàn)控制，使壓控振蕩器的輸出信號頻率正好等于輸入信號頻率，這時稱為鎖定狀態(tài)，鎖相環(huán)的這一特性稱為“鎖定”特性。若輸入信號頻率在某一范圍內(nèi)變化，使輸出信號跟隨其變化，這時稱為跟蹤狀態(tài)，鎖相環(huán)的這一特性稱為“跟蹤”特性。鎖相環(huán)的頻率跟蹤范圍取決于壓控振蕩器的可控頻率范圍，跟蹤速度取決于低通濾波器的通頻帶。最后，針對學(xué)習(xí)能力較強的學(xué)生，就加一些計算，fi=fd且分頻器的輸出頻率為fd=fo/N輸出頻率為fo=Nfi是輸入頻率的整數(shù)倍。如果沒有分頻器，那么N就等于1。一旦環(huán)路入鎖，鑒相器的兩個輸入信號之間會有一個微小的相位差。這個相位差導(dǎo)致鑒相器輸出一個直流電壓，它