第11章反饋控制電路

1、第11章反饋控制電路 高頻電子技術(shù)ppt 第11章 章 反饋掌握電路 11.1 自動(dòng)增益掌握電路(agc) 自動(dòng)增益掌握電路 11.2 自動(dòng)頻率掌握電路 11.3 鎖相環(huán)路的組成和環(huán)路方程 11.4 鎖相環(huán)路的基本性能分析 11.5 鎖相應(yīng)用舉例 高頻電子技術(shù)ppt 11.1 自動(dòng)增益掌握電路 自動(dòng)增益掌握電路(agc) 11.1.1 電路組成原理 自動(dòng)增益掌握電路(簡(jiǎn)稱(chēng) 電路) 自動(dòng)增益掌握電路 簡(jiǎn)稱(chēng)agc電路 簡(jiǎn)稱(chēng) 電路 是接收機(jī)中普遍采納的一種反饋掌握電 路。 高頻電子技術(shù)ppt 下圖是具有agc電路的調(diào)幅接收機(jī)部分組成方框 電路的調(diào)幅接收機(jī)部分組成方框 下圖是具有 圖中，高放、混頻和中

2、放組成可控增益放大器 可控增益放大器， 圖 。 圖中 ， 高放 、 混頻和中放組成 可控增益放大器 ， agc檢波器和直流放大器組成環(huán)路的掌握器。 檢波器和直流放大器組成環(huán)路的掌握器。 檢波器和直流放大器組成環(huán)路的掌握器 高混 放放參 混混參 中混 放放參 至解調(diào)參 直直 放放參 agc 鎖調(diào)參 ur 高頻電子技術(shù)ppt 11.1.2 對(duì)agc掌握特性的要求 掌握特性的要求 agc電路的增益掌握特性， 可用受控放大器的傳 電路的增益掌握特性， 電路的增益掌握特性 輸特性曲線來(lái)描述。 當(dāng)輸入信號(hào)ui 小于起控門(mén)限電壓 輸特性曲線來(lái)描述 。 當(dāng)輸入信號(hào) uia 時(shí) ， agc不起作用 ， 這時(shí)放大

3、器的增益最大 對(duì)應(yīng) 不起作用， 不起作用 這時(shí)放大器的增益最大(對(duì)應(yīng) 零點(diǎn)到a點(diǎn)連線的斜率 點(diǎn)連線的斜率)。 零點(diǎn)到 點(diǎn)連線的斜率 。 uo u o b a uomin 0 uia uomax uib ui 高頻電子技術(shù)ppt 11.2 自動(dòng)頻率掌握電路11.2.1 工作原理 自動(dòng)頻率掌握電路是一種頻率的負(fù)反饋控 制電路， 其一般的組成方框圖如圖 所示。 制電路 ， 其一般的組成方框圖如圖11.5所示。 所示 圖中，輸入信號(hào)頻率f 壓控振蕩器(簡(jiǎn)稱(chēng) 簡(jiǎn)稱(chēng)vco) 圖中，輸入信號(hào)頻率 i和壓控振蕩器 簡(jiǎn)稱(chēng) 的振蕩頻率f 通過(guò)混頻器產(chǎn)生新頻率f 的振蕩頻率 0通過(guò)混頻器產(chǎn)生新頻率 x。 高頻電子技

4、術(shù)ppt fi 混混參f0 fx 鑒混參 ud 放放參 壓壓 振振參 uc 高頻電子技術(shù)ppt fc 混混參fl fi 調(diào)限調(diào)調(diào)輸輸 中混 放放參 至解調(diào)參 壓壓 振振參 放放參 低低濾調(diào)參 限限 鑒混參 高頻電子技術(shù)ppt 11.2.3調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)電路 調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)電路 調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)電路的組成方框圖如圖11.7所示， 所示， 調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)電路的組成方框圖如圖 所示 與一般調(diào)頻接收機(jī)的解調(diào)電路相比較，區(qū)分在于它把 與一般調(diào)頻接收機(jī)的解調(diào)電路相比較， 輸出的解調(diào)電壓又反饋?zhàn)鳛楸緳C(jī)振蕩器的vco掌握電 輸出的解調(diào)電壓又反饋?zhàn)鳛楸緳C(jī)振蕩器的 掌握電 使其振蕩頻率按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化。 壓，使其

5、振蕩頻率按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化。這時(shí)對(duì)混頻 器而言， 器而言，相當(dāng)加了兩個(gè)載波頻率不同而調(diào)制信號(hào)相同 的調(diào)頻波。 的調(diào)頻波。若設(shè)輸入調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率為 fi(t)=fc+fmccos t,在環(huán)路鎖定時(shí) ,vco產(chǎn)生的調(diào)頻 ，在環(huán)路鎖定時(shí)， 產(chǎn)生的調(diào)頻 振蕩的瞬時(shí)頻率為f 振蕩的瞬時(shí)頻率為 0(t)=fl+fmlcos t,則混頻器輸出 ， 的中頻瞬時(shí)頻率 fi(t)=f0(t)-fi(t)=(fl-fc)-(fmcfml)cos t=fifmicos t 高頻電子技術(shù)ppt 式中， 式中 ， fi=fl-fc 、 fmi=fmc-fml 分別為中頻 信號(hào)的載波頻率和最大頻偏。 可見(jiàn)， 信號(hào)的載波頻

6、率和最大頻偏 。 可見(jiàn) ， 中頻信 號(hào)仍為不失真的調(diào)頻波，只是最大頻偏由 fmc 減小到 mi , 因而通過(guò)中頻放大器 、 限 減小到f 因而通過(guò)中頻放大器、 幅鑒頻器后就可解調(diào)出不失真的調(diào)制電壓。 幅鑒頻器后就可解調(diào)出不失真的調(diào)制電壓。 高頻電子技術(shù)ppt 調(diào)混調(diào)輸輸fi(t) 混混參fo(t) fi(t) 中混 放放參 限限 鑒混參 低低 濾調(diào)參 解調(diào) 電壓輸輸 壓壓 振振參 高頻電子技術(shù)ppt 11.3 鎖相環(huán)路的組成和環(huán)路方程11.3.1 鎖相環(huán)路的組成 相位鎖定環(huán)路簡(jiǎn)稱(chēng)鎖相環(huán)路， 相位鎖定環(huán)路簡(jiǎn)稱(chēng)鎖相環(huán)路，英文的縮寫(xiě) 是pll。鎖相環(huán)路是相位反饋掌握環(huán)路。基本 。 鎖相環(huán)路是相位反饋

7、掌握環(huán)路。 鎖相環(huán)路由鑒相器(pd)、環(huán)路低通濾波器(lpf) 、環(huán)路低通濾波器 鎖相環(huán)路由鑒相器 和電壓掌握振蕩器(vco)三個(gè)部件組成， 如圖 三個(gè)部件組成， 和電壓掌握振蕩器 三個(gè)部件組成 11.8所示。 所示。 所示 高頻電子技術(shù)ppt 環(huán)路的輸入信號(hào)u , 其相位為 ; 環(huán)路的輸入信號(hào) i(t), 其相位為 1(t); 壓控振蕩器的輸出信號(hào)為u , 壓控振蕩器的輸出信號(hào)為 o(t), 其相位 為2(t)。鑒相器的輸出電壓ud(t)是ui(t)與 。鑒相器的輸出電壓 是 與 uo(t) 的 相 位 差 e(t)=1(t)-2(t) 的 函 數(shù) 。 ud(t)經(jīng)過(guò)低通濾波器濾波取出直流和

8、低 (t) 經(jīng)過(guò)低通濾波器濾波取出直流和低 頻信號(hào)u 的掌握下， 頻信號(hào) c(t)。 在電壓 c(t)的掌握下 ， 壓 。 在電壓u 的掌握下 控振蕩器的頻率向輸入信號(hào)的頻率靠攏， 控振蕩器的頻率向輸入信號(hào)的頻率靠攏 ， 直至達(dá)到相等， 鑒相器輸出電壓u 恒 直至達(dá)到相等 ， 鑒相器輸出電壓 d(t)恒 定不變。 定不變。 高頻電子技術(shù)ppt 1(t)u i(t) pd u d(t) lpf u c(t) vco 2(t)u o(t) 2(t) 高頻電子技術(shù)ppt 11.5 鎖相應(yīng)用舉例11.5.1 鎖相頻率合成 1. 用于頻率合成中的鎖相環(huán) 頻率合成是由標(biāo)準(zhǔn)頻率源經(jīng)過(guò)頻率的加、 減 、 乘

9、、 頻率合成是由標(biāo)準(zhǔn)頻率源經(jīng)過(guò)頻率的加 、 除運(yùn)算得到一系列的頻率信號(hào)的理論與技術(shù)。 除運(yùn)算得到一系列的頻率信號(hào)的理論與技術(shù) 。 實(shí)現(xiàn)頻 率合成的設(shè)備叫頻率合成器。 率合成的設(shè)備叫頻率合成器 。 利用鎖相技術(shù)實(shí)現(xiàn)頻率 合成的方法叫間接頻率合成法， 合成的方法叫間接頻率合成法 ， 這種方法是目前頻率 合成中應(yīng)用最廣泛的方法之一。 合成中應(yīng)用最廣泛的方法之一。 高頻電子技術(shù)ppt 用于頻率合成中的鎖相環(huán)有倍頻鎖相環(huán)、分頻鎖相環(huán) 和混頻鎖相環(huán)。倍頻鎖相環(huán)如圖11.21所示。鎖 定狀態(tài) 下，輸入信號(hào)的參考頻率fr與分頻器輸出信號(hào)頻率fo/n 相等，則環(huán)路輸出信號(hào)頻率 f o = nf r (11.51

10、) 高頻電子技術(shù)ppt fr ur pd fo / n lpf vco fo = nfr uo 參混n 圖11.21 倍頻鎖相環(huán)的框圖 高頻電子技術(shù)ppt fr ur pd nfo lpf vco fo = fr / n uo 倍混 n 圖11.22 分頻鎖相環(huán)的框圖 高頻電子技術(shù)ppt 示出的是混頻鎖相環(huán)框圖。 圖11.23示出的是混頻鎖相環(huán)框圖。輸出信號(hào)頻率 示出的是混頻鎖相環(huán)框圖 fo與u1信號(hào)的頻率 在混頻器中進(jìn)行加減運(yùn)算，得到和、 信號(hào)的頻率f1在混頻器中進(jìn)行加減運(yùn)算 得到和、 在混頻器中進(jìn)行加減運(yùn)算， 差頻f 鎖定狀況下， 輸入信號(hào)的參考頻率f 差頻 of1 。 鎖定狀況下 ， 輸

11、入信號(hào)的參考頻率 r與混 頻器輸出信號(hào)頻率f 相等， 頻器輸出信號(hào)頻率 of1相等，則輸出信號(hào)頻率 f o = f r m f1 (11.53) 分頻、倍頻和混頻鎖相環(huán)的電路形式許多， 分頻 、 倍頻和混頻鎖相環(huán)的電路形式許多， 有模擬 電路，也有數(shù)字電路。 電路，也有數(shù)字電路。由這些基本環(huán)路可以構(gòu)成各種各 樣的頻率合成器。 樣的頻率合成器。目前市場(chǎng)上集成頻率合成芯片已大量 銷(xiāo)售，下面舉一例說(shuō)明。 銷(xiāo)售，下面舉一例說(shuō)明。 高頻電子技術(shù)ppt fr ur fo fi pd lpf vco fo = fr uo 混混f1 u 1 fo 圖11.23 混頻鎖相環(huán)的框圖 fi 高頻電子技術(shù)ppt 2.中規(guī)模集成頻率合成器舉例 中規(guī)模集成頻率合成器舉例 mc145100系列是典型的中規(guī)模頻率合成 系列是典型的中規(guī)模頻率合成 它們是cmos電路 。 mc145106的方框圖 電路。 器 。 它們是 電路 的方框圖 如圖11.24所示 ， 其中包含有參考振蕩器 或放 所示， 其中包含有參考振蕩器(或放 如圖 所示 大器)、 參考分頻器、 程序分頻器和鑒相器。 大器 、 參考分頻器 、 程序分頻器和鑒相器 。 利用它構(gòu)成鎖相環(huán)時(shí)需要外接環(huán)路濾波器和壓 控振