通信電子線路10

1、第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路第三節(jié)第三節(jié) 頻率合成器頻率合成器第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 自動相位控制電路（鎖相環(huán)路）自動相位控制電路（鎖相環(huán)路）第10章 反饋控制電路 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路教學(xué)要求教學(xué)要求了解了解反饋控制電路的三種基本形式及工作原理。反饋控制電路的三種基本形式及工作原理。掌握掌握鎖相環(huán)路的系統(tǒng)組成、電路模型、環(huán)路方程和工鎖相環(huán)路的系統(tǒng)組成、電路模型、環(huán)路方程和工作原理。作原理。掌握掌握環(huán)路跟蹤特性的分析方法和結(jié)論。環(huán)路跟蹤特性的分析方法和結(jié)論。了解了解集成鎖相環(huán)路的電路原理及其應(yīng)用。集成鎖相環(huán)路的電路原理及其應(yīng)用。掌握掌握頻率合成器的概念、

2、電路組成、工作原理和性能頻率合成器的概念、電路組成、工作原理和性能指標(biāo)。指標(biāo)。了解了解DDS頻率合成器的工作原理和性能特點(diǎn)。頻率合成器的工作原理和性能特點(diǎn)。第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路10. 1 概述概述為了提高通信和電子系統(tǒng)的性能指標(biāo)，或者實(shí)現(xiàn)某些特定的要為了提高通信和電子系統(tǒng)的性能指標(biāo)，或者實(shí)現(xiàn)某些特定的要求，必須采用自動控制方式。由此，各種類型的反饋控制電路求，必須采用自動控制方式。由此，各種類型的反饋控制電路便應(yīng)運(yùn)而生了。便應(yīng)運(yùn)而生了。 反饋控制電路可分為三類：反饋控制電路可分為三類： 自動增益控制自動增益控制(Automatic Gain Control，簡稱，簡稱AGC)

3、 自動頻率控制自動頻率控制(Automatic Frequency Control，簡稱，簡稱AFC) 自動相位控制自動相位控制(Automatie Phase Control，簡稱，簡稱APC) 自動相位控制電路又稱為自動相位控制電路又稱為鎖相環(huán)路鎖相環(huán)路(Phase Locked Loop，簡，簡稱稱PLL)，是應(yīng)用最廣的一種反饋控制電路。，是應(yīng)用最廣的一種反饋控制電路。 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路基本原理與分析方法基本原理與分析方法 在反饋控制電路里，在反饋控制電路里，比較器、控制信號發(fā)生器、可控器件、反比較器、控制信號發(fā)生器、可控器件、反饋網(wǎng)絡(luò)饋網(wǎng)絡(luò)四部分構(gòu)成了一個負(fù)反饋閉

4、合環(huán)路。四部分構(gòu)成了一個負(fù)反饋閉合環(huán)路。 可控器件可控器件比較器比較器反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò) 控制信控制信號發(fā)生器號發(fā)生器參考信號參考信號xr(t)反饋信號反饋信號xf(t)誤差信號誤差信號xe(t)控制信號控制信號xc(t)輸出信號輸出信號xy(t)輸入信號輸入信號xi(t)根據(jù)參考信號的不同情況，反饋控制電路的工作情況有兩種。根據(jù)參考信號的不同情況，反饋控制電路的工作情況有兩種。 (1) 參考信號參考信號xr(t)不變，恒定為不變，恒定為xro(2) 參考信號參考信號xr(t)變化變化第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 將反饋控制電路近似作為一個線性系統(tǒng)分析。由于直接采用時域

5、將反饋控制電路近似作為一個線性系統(tǒng)分析。由于直接采用時域分析法比較復(fù)雜，所以采用復(fù)頻域分析法，根據(jù)反饋控制電路的組分析法比較復(fù)雜，所以采用復(fù)頻域分析法，根據(jù)反饋控制電路的組成方框圖，可畫出用拉氏變換表示的數(shù)學(xué)模型成方框圖，可畫出用拉氏變換表示的數(shù)學(xué)模型 圖中圖中Xr(s)，Xe(s)，Xc (s)，Xi (s)，Xy(s)和和Xf (s)分別是，分別是，xr(t)，xe(t)，xc (t)，xi (t)，xy(t) 和和xf (t)的拉氏變換。的拉氏變換。 比較器輸出的誤差信號比較器輸出的誤差信號xe(t)通常與通常與xr(t)和和xf (t)的差值成正比，設(shè)比例系的差值成正比，設(shè)比例系數(shù)為數(shù)

6、為kp，則有，則有 xe(t)= kpxr(t)-xf (t) 比較器比較器 控制信控制信號發(fā)生器號發(fā)生器可控器件可控器件反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)參考信號參考信號 Xr(s)反饋信號反饋信號 Xf(s)誤差信號誤差信號 Xe(s)控制信號控制信號 Xc(s)輸出信號輸出信號 Xy(s)輸入信號輸入信號 Xi(s)kpH1(s)kcH2(s)寫成拉氏變換式，有寫成拉氏變換式，有Xe(s)= kpXr(s)-Xf (s) 可控器件作為線性器件，有可控器件作為線性器件，有 xy(t)= kc xc (t)，kc是比例系數(shù)。是比例系數(shù)。寫成拉氏變換式，有寫成拉氏變換式，有Xy(s)= kc Xc (s) 實(shí)際

7、電路中一般都包括濾波器，其位置可歸納在控制信號發(fā)生器或反饋網(wǎng)絡(luò)實(shí)際電路中一般都包括濾波器，其位置可歸納在控制信號發(fā)生器或反饋網(wǎng)絡(luò)中，所以將這兩個環(huán)節(jié)看作線性網(wǎng)絡(luò)。其傳遞函數(shù)分別為中，所以將這兩個環(huán)節(jié)看作線性網(wǎng)絡(luò)。其傳遞函數(shù)分別為 )()()(ec1sXsXsH )()()(yf2sXsXsH 閉環(huán)傳遞函數(shù)閉環(huán)傳遞函數(shù) )()(1)()()()(21cp1cpryTsHsHkksHkksXsXsH 誤差傳遞函數(shù)誤差傳遞函數(shù) )()(1)()()(21cppreesHsHkkksXsXsH 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路自動增益控制電路自動增益控制電路 自動增益控制自動增益控制(AGC)電

8、路的主要作用：電路的主要作用：使設(shè)備的輸出電平保持為一定的數(shù)值使設(shè)備的輸出電平保持為一定的數(shù)值。因此也稱自動電平控制因此也稱自動電平控制(ALC)電路。電路。 輸入電壓輸入電壓Ui控制信控制信號發(fā)生號發(fā)生器器k1 可控增可控增益放大益放大器器Ag比較器比較器kp低通低通濾波濾波參考電壓參考電壓Ur反饋電壓反饋電壓Uf誤差電壓誤差電壓ue控制電壓控制電壓uc輸出電壓輸出電壓Uy電平檢電平檢測測k2直流放直流放大大k3設(shè)輸入信號振幅為設(shè)輸入信號振幅為Ui，輸出信號振幅為，輸出信號振幅為Uy，可控增益放大器增益為，可控增益放大器增益為Ag(uc)，是控制信號是控制信號uc的函數(shù)，則有的函數(shù)，則有 U

9、y = Ag(uc)Ui 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路自動頻率控制（自動頻率控制（AFC）電路）電路 AFC電路也是一種反饋控制電路，控制對象是壓控振蕩器。其主要作用是電路也是一種反饋控制電路，控制對象是壓控振蕩器。其主要作用是自動控制振蕩器的振蕩頻率，保證振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定。自動控制振蕩器的振蕩頻率，保證振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定。 可控頻率可控頻率電路電路kc頻率頻率比較器比較器kp濾波器濾波器H(s)r r(s)yy(s) yue Ue(s)UcUc(s)頻率比較器的輸出誤差電壓頻率比較器的輸出誤差電壓ue與兩個輸入信號的與兩個輸入信號的頻率差有關(guān)頻率差有關(guān)，而與這兩個，而與這兩個

10、信號的信號的幅度無關(guān)幅度無關(guān)，ue為為ue= kp (r-y)式中，式中，kp在一定的頻率范圍內(nèi)為常數(shù)，實(shí)際上就是在一定的頻率范圍內(nèi)為常數(shù)，實(shí)際上就是鑒頻跨導(dǎo)鑒頻跨導(dǎo)。 常用的頻率比較電路有兩種形式：一是鑒頻器，二是混頻常用的頻率比較電路有兩種形式：一是鑒頻器，二是混頻-鑒頻器。鑒頻器。 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路鎖相環(huán)路（鎖相環(huán)路（PLL）鎖相環(huán)路（鎖相環(huán)路（Phase locked loop縮寫縮寫PLL）是一種相位自動控制電路，）是一種相位自動控制電路，被控量為相位，被控對象為壓控振蕩器。被控量為相位，被控對象為壓控振蕩器。其其作用作用是實(shí)現(xiàn)環(huán)路輸出信是實(shí)現(xiàn)環(huán)路輸出信號與輸入

11、信號之間無誤差的頻率跟蹤，僅存在某一固定的相位差。號與輸入信號之間無誤差的頻率跟蹤，僅存在某一固定的相位差。 PLL電路廣泛應(yīng)用于：電路廣泛應(yīng)用于： 精密測量頻率合成遙測遙成電視通信第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路一、鎖相環(huán)的組成部件一、鎖相環(huán)的組成部件 PLL是一個相位負(fù)反饋系統(tǒng)，可對輸入信號的頻率與相位實(shí)施跟是一個相位負(fù)反饋系統(tǒng)，可對輸入信號的頻率與相位實(shí)施跟蹤。蹤。 )()()(VCOLFPD壓控振蕩器環(huán)路濾波器鑒相器三個基本部分構(gòu)成一個負(fù)反饋環(huán)：三個基本部分構(gòu)成一個負(fù)反饋環(huán)： PD LFVCOvi(t)vd(t)vc(t)vo(t)i(t)o(t)e(t)vo(t) PD LFV

12、CO10. 2 自動相位控制電路（鎖相環(huán)）自動相位控制電路（鎖相環(huán)）第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路1. 鑒相器（鑒相器（PD）即即 )()()()(0ttftftvied PDvi(t)/ i(t)vo(t) /o(t)vd(t) /e(t)鑒相器是一個相位比較器，鑒相器是一個相位比較器， 輸出信號輸出信號 是兩個輸入信號是兩個輸入信號 )(tvd與與的相位差的相位差 e 的函數(shù)，的函數(shù)， vi(t)vo(t)正弦特性，三角波特性，鋸齒波特正弦特性，三角波特性，鋸齒波特性等性等，其中最基本的是，其中最基本的是正弦波特性正弦波特性，它可用一個模擬乘法器與低通濾波它可用一個模擬乘法器與低通

13、濾波器串接而成。器串接而成。e(t)vd(t)鑒相特性的形式有許多種，鑒相特性的形式有許多種，如如:乘法器乘法器低通濾低通濾波波PDvi(t)vo(t)vd(t)如果設(shè)環(huán)路輸入信號：如果設(shè)環(huán)路輸入信號： )t (tsinV)t (viiimi PLL環(huán)輸出的反饋信號：環(huán)輸出的反饋信號： )t (tcosV2)t (tsinV)t (v00m000m00 經(jīng)過相乘，并濾除和頻分量，可得輸出的誤差電壓為：經(jīng)過相乘，并濾除和頻分量，可得輸出的誤差電壓為：)()(sin21)(000ttttVKVtviimimdekdsin其中其中 )()()()(2100ttttttiie)()(01ttttii)

14、(0tti)()(02tt)(00ie(t)為輸入信號的瞬時相位差。為輸入信號的瞬時相位差。 可得鑒相器的數(shù)學(xué)模型可得鑒相器的數(shù)學(xué)模型:1(t)-2(t) sinkd)(sintkvedd另外可看出：當(dāng)另外可看出：當(dāng)eR2 有源比例積分濾波器有源比例積分濾波器1212121111)(sscsRcsRRscRZZsFf)()()(sVsFsVdc 有如果將如果將F(s)中的中的s用微分算子用微分算子p替代，可寫出濾波器的輸出電壓替代，可寫出濾波器的輸出電壓vc(t)與輸入信號與輸入信號vd(t)之間的微分方程：之間的微分方程： )()()(tvpFtvdc其中其中 dtdp 為微分算子，為微分算

15、子， 由上式可得環(huán)路濾波器的電由上式可得環(huán)路濾波器的電路模型如右圖所示。路模型如右圖所示。F(p) t (vd)t (v )p(F)t (vdc vd（t）vc（t）有源比例積分有源比例積分濾波器濾波器R1R2C-+綜上：綜上：第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路3. 壓控振蕩器（壓控振蕩器（VCO） 壓控振蕩器：壓控振蕩器：是瞬時頻率是瞬時頻率 控制的振蕩器控制的振蕩器。其控。其控制特性可用壓控特性曲線來描述，如右圖所示。制特性可用壓控特性曲線來描述，如右圖所示。 )()(tvtcc受電壓ovc(t)c)t(VKc00c 其中：其中： 0vVCOc0 在在：為為 時的固有振蕩頻率：時的固有

16、振蕩頻率： SradK0：壓控靈敏度：壓控靈敏度 VSrad 由于由于VCO的輸出反饋到鑒相器，而從鎖相環(huán)的控制作用來看，的輸出反饋到鑒相器，而從鎖相環(huán)的控制作用來看，VCO對鑒相器起作用的不是其頻率而是相位對鑒相器起作用的不是其頻率而是相位，故對上式積分即，故對上式積分即可求出相位：可求出相位： ttccttdttvKtdtt020000)()()(tcctvpKdttvKt0002)()()(上式中：上式中： dtpt01為積分算子為積分算子 壓控振蕩器數(shù)學(xué)模型如右圖所示。壓控振蕩器數(shù)學(xué)模型如右圖所示。K0/p)(tvc)(2t第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路 F(p)1(t) e(

17、t) sinkd KO/p2(t)(sintkvedd)()()(tvpFtvdcptvKtco)()(2二、鎖相環(huán)路相位模型和基本方程二、鎖相環(huán)路相位模型和基本方程1. 相位模型相位模型 將上述鎖相環(huán)的三個基本部件的模型按環(huán)路組成框圖聯(lián)接起來，即可將上述鎖相環(huán)的三個基本部件的模型按環(huán)路組成框圖聯(lián)接起來，即可構(gòu)成鎖相環(huán)路相位模型，如下圖所示：構(gòu)成鎖相環(huán)路相位模型，如下圖所示： 2. 基本方程基本方程 根據(jù)鎖相環(huán)路相位模型，可得以相位形式表示的基本微分方程：根據(jù)鎖相環(huán)路相位模型，可得以相位形式表示的基本微分方程： )()(21tte)(sin)(1)()()(101tpFkkptptvktedo

18、c環(huán)路的微分方程為：環(huán)路的微分方程為：)()(sin)()()(sin)()()(1001tptpFkktptpFkktptpedeede或或物理物理意義意義 （1） 是鑒相器的輸入信號與是鑒相器的輸入信號與VCO輸出信號之間的瞬時相位差；輸出信號之間的瞬時相位差； ( )et （2） 是控制相位差。它是是控制相位差。它是 通過閉環(huán)逐級處理得到的相位通過閉環(huán)逐級處理得到的相位控制量；控制量； 1( )sin( )dvFek k kptp( )et （3）相位控制方程描述了環(huán)路相位的動態(tài)平衡關(guān)系，即任何時刻，環(huán)路的瞬）相位控制方程描述了環(huán)路相位的動態(tài)平衡關(guān)系，即任何時刻，環(huán)路的瞬時相位差和控制相

19、位差的代數(shù)和等于輸入信號以相位時相位差和控制相位差的代數(shù)和等于輸入信號以相位 為參考的瞬時相位。為參考的瞬時相位。 0t第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路3. 環(huán)路工作的定性分析環(huán)路工作的定性分析 設(shè)輸入信號為固定頻率的正弦信號（即設(shè)輸入信號為固定頻率的正弦信號（即 均為常量）均為常量）ii,由于由于 iiittt001)()(有：有： 011)()(tdtdtp固有角頻差固有角頻差 代入環(huán)路的微分方程可得：代入環(huán)路的微分方程可得：00)(sin)()(tpFkkdttdede上式左邊第一項(xiàng)上式左邊第一項(xiàng)dttde)()(te環(huán)路的環(huán)路的瞬時角頻差瞬時角頻差。 左邊第二項(xiàng)：左邊第二項(xiàng)： )

20、(sin)(0tpFkked)(2tpccctVk00)(是是VCO受控制電壓受控制電壓Vc(t)的作用后輸出的瞬時角頻率的作用后輸出的瞬時角頻率 c與固有振蕩頻率與固有振蕩頻率 o之差，稱為之差，稱為控制角頻差控制角頻差。 由以上分析可得：由以上分析可得： 0)(cet 結(jié)論：閉合環(huán)路中任何時刻滿足：結(jié)論：閉合環(huán)路中任何時刻滿足： 瞬時頻差瞬時頻差+控制頻差控制頻差=輸入的固有頻差輸入的固有頻差 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路4. 環(huán)路環(huán)路“鎖定鎖定”的基本概念的基本概念 （一）環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)的過程（一）環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)的過程 當(dāng)環(huán)路輸入一個頻率和相位不變的信號當(dāng)環(huán)路輸入一個頻率和

21、相位不變的信號 時，根據(jù)以時，根據(jù)以 為參考相位可得為參考相位可得 00( )sin()RRmRRutUw t0t00000110001000( )sin()sin( )( )()( )RRmRRRmRRRutUttUttttpt 根據(jù)環(huán)路方程可得根據(jù)環(huán)路方程可得 0( )( )sin( )edvFeptk k kpt 0000( ) ( )RvvRtt瞬時角頻差控制角頻差固有角頻差 1、當(dāng)環(huán)路閉合瞬間、當(dāng)環(huán)路閉合瞬間 ，則，則 ，無控制角頻差，此時環(huán)，無控制角頻差，此時環(huán)路的瞬時角頻差等于輸入固有角頻差。路的瞬時角頻差等于輸入固有角頻差。 ( )0cu t 0( )vt 2、隨著時間、隨著時

22、間t的增加，有控制電壓產(chǎn)生，控制角頻差就產(chǎn)生。的增加，有控制電壓產(chǎn)生，控制角頻差就產(chǎn)生。隨著控制隨著控制角頻差的增大，瞬時角頻差就減小，二者之和等于輸入固有角頻差角頻差的增大，瞬時角頻差就減小，二者之和等于輸入固有角頻差。 3、當(dāng)控制角頻差隨著時間、當(dāng)控制角頻差隨著時間 t 的增加到等于輸入固有角頻差時，瞬時角頻的增加到等于輸入固有角頻差時，瞬時角頻差為零，即差為零，即 。這時。這時 是一固定值，不隨時間變化。若能一直是一固定值，不隨時間變化。若能一直保持下去，則保持下去，則認(rèn)為進(jìn)入鎖定狀態(tài)認(rèn)為進(jìn)入鎖定狀態(tài)。 ( )0elimpt( )et第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路（二）環(huán)路進(jìn)入鎖

23、定狀態(tài)的特點(diǎn)（二）環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)的特點(diǎn) 1、壓控振蕩器輸出電壓的角頻率、壓控振蕩器輸出電壓的角頻率 等于輸入信號角頻率等于輸入信號角頻率 ，即無，即無剩余頻差，剩余頻差， 。 ( )vt0R( )0ep 2、環(huán)路鎖定后，壓控振蕩器輸出信號與輸入信號之間只存在一個固定、環(huán)路鎖定后，壓控振蕩器輸出信號與輸入信號之間只存在一個固定的穩(wěn)態(tài)相位差，即剩余相位差的穩(wěn)態(tài)相位差，即剩余相位差 為一固定值。為一固定值。 ( )e3、環(huán)路處于鎖定狀態(tài)時，鑒相器的輸出電壓為直流、環(huán)路處于鎖定狀態(tài)時，鑒相器的輸出電壓為直流 ( )sin( )ddeutk4、環(huán)路處于鎖定狀態(tài)時，因?yàn)椤h(huán)路處于鎖定狀態(tài)時，因?yàn)?為直流

24、，則為直流，則 ( )dut0(0)sindvFek k k 00arcsinarcsin(0)edvFpk k kk式中，式中， 為環(huán)路的直流總增益，單位為環(huán)路的直流總增益，單位 。 (0)pdvFkk k krad/s第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路三、鎖相環(huán)路的工作原理三、鎖相環(huán)路的工作原理設(shè)壓控振蕩器的固有振蕩頻率為設(shè)壓控振蕩器的固有振蕩頻率為0，而當(dāng)環(huán)路閉合瞬間外輸入信號角，而當(dāng)環(huán)路閉合瞬間外輸入信號角頻率頻率i與與0即不相同也不相干，則鑒相器輸出的差拍電壓為：即不相同也不相干，則鑒相器輸出的差拍電壓為：)()()sin()(00tttktuiidd)()(sin00tttki

25、d失鎖狀態(tài)失鎖狀態(tài) 如果如果:環(huán)路固有角頻差環(huán)路固有角頻差 環(huán)路低通濾波器的通頻帶環(huán)路低通濾波器的通頻帶 0LFBW則差拍電壓則差拍電壓 將被濾除，而不能形成控制電壓將被濾除，而不能形成控制電壓 )(tvd)(tvc壓控振蕩器輸出角頻率壓控振蕩器輸出角頻率 不變化即不變化即0, 0c則則 0)(te即：即：環(huán)路的瞬時頻差環(huán)路的瞬時頻差= 固有頻差固有頻差環(huán)路此時處于失鎖狀態(tài)。環(huán)路此時處于失鎖狀態(tài)。第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路鎖定狀態(tài)鎖定狀態(tài) 由于由于 i很接近很接近 0，所以，所以 c很可能擺動到很可能擺動到 i上，當(dāng)上，當(dāng) 0ci時：相位差時：相位差 常常數(shù)數(shù)iciiett如果如果

26、 十分接近十分接近 ，即固有頻差，即固有頻差 ，則差拍電壓，則差拍電壓 不會被環(huán)路濾波器濾除而形成控制電壓不會被環(huán)路濾波器濾除而形成控制電壓 ，去控制壓，去控制壓控振蕩器，控振蕩器，VCO產(chǎn)生中心頻率為產(chǎn)生中心頻率為 的調(diào)頻信號的調(diào)頻信號0)(tuc)(tudLFBW0i0VCO的瞬時振蕩頻率的瞬時振蕩頻率 將以將以 為中心在一定范圍內(nèi)來回擺為中心在一定范圍內(nèi)來回擺動，即環(huán)路產(chǎn)生了控制頻差動，即環(huán)路產(chǎn)生了控制頻差 0cc 此時鑒相器輸出電壓是一個較小的直流電壓，環(huán)路進(jìn)入鎖此時鑒相器輸出電壓是一個較小的直流電壓，環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)。定狀態(tài)。第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路牽引捕捉狀態(tài)牽引捕捉

27、狀態(tài) 當(dāng)當(dāng) 介于上述兩者之間時，如果介于上述兩者之間時，如果VCO的瞬時的瞬時頻率頻率 圍繞圍繞 為中心擺動的范圍小，至使為中心擺動的范圍小，至使 不可能不可能擺動到擺動到 處時，環(huán)路不能立即入鎖。此時處時，環(huán)路不能立即入鎖。此時VCO輸出的調(diào)輸出的調(diào)頻波，其調(diào)制頻率就是差拍頻率，與輸入信號頻波，其調(diào)制頻率就是差拍頻率，與輸入信號 經(jīng)鑒相器經(jīng)鑒相器PD 鑒相，輸出一個正弦波與調(diào)頻波的差拍電壓：鑒相，輸出一個正弦波與調(diào)頻波的差拍電壓：00ic0ciivsin)(ttktvcidd如果令如果令: 0i另有另有 )(00tttc )(sin)(00ttktvdd其中其中 0)(00tti顯然顯然 )

28、(tvd不再是一個正弦電壓，而是一個上下不對稱的不再是一個正弦電壓，而是一個上下不對稱的差拍電壓；經(jīng)環(huán)路濾波后有直流電壓差拍電壓；經(jīng)環(huán)路濾波后有直流電壓 )(tvc加到加到VCO的的 控制端，從而使控制端，從而使 )(00tvkcc 的偏移增大，使的偏移增大，使 c 更接更接 i ,上述過程持續(xù)直到上述過程持續(xù)直到 ic ，環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)。，環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)。 vdt第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路跟蹤狀態(tài)跟蹤狀態(tài)當(dāng)環(huán)路已處于鎖定狀態(tài)后，如果當(dāng)環(huán)路已處于鎖定狀態(tài)后，如果 )(tvi的頻率和相位的頻率和相位有稍變化時，有稍變化時， 例如：例如： ci則則 ccdevv 000直到直到 i

29、c ，狀態(tài)鎖定為止。，狀態(tài)鎖定為止。 evd同理同理: 如果如果 ci 則則 ccdevv 000直到直到 ic ，狀態(tài)鎖定為止。，狀態(tài)鎖定為止。 cvc第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路四、鎖相環(huán)性能分析四、鎖相環(huán)性能分析 鎖相環(huán)性能主要指標(biāo)有：鎖相環(huán)性能主要指標(biāo)有： 同步帶寬同步帶寬 捕捉帶寬捕捉帶寬 穩(wěn)態(tài)相差穩(wěn)態(tài)相差H p )( e 1. 同步帶寬同步帶寬 H 設(shè)環(huán)路已處于鎖定狀態(tài)，當(dāng)緩慢改變輸入信號頻率使固有頻設(shè)環(huán)路已處于鎖定狀態(tài)，當(dāng)緩慢改變輸入信號頻率使固有頻差值向正或負(fù)方向逐步增大時，差值向正或負(fù)方向逐步增大時，由于環(huán)路的自身調(diào)節(jié)作用，由于環(huán)路的自身調(diào)節(jié)作用，能夠維持環(huán)路鎖定的

30、最大頻差能夠維持環(huán)路鎖定的最大頻差 稱為環(huán)路同步帶稱為環(huán)路同步帶，記作，記作。由于環(huán)路鑒頻特性對零點(diǎn)是對稱的，因此同步帶相對于。由于環(huán)路鑒頻特性對零點(diǎn)是對稱的，因此同步帶相對于也是對稱的。也是對稱的。om H o 2. 捕捉帶寬捕捉帶寬 p 設(shè)鎖相環(huán)路處于失鎖狀態(tài)，改變設(shè)鎖相環(huán)路處于失鎖狀態(tài)，改變 使固有頻差使固有頻差 減少減少,環(huán)路能夠經(jīng)牽引捕獲而入鎖的最大固有頻差值環(huán)路能夠經(jīng)牽引捕獲而入鎖的最大固有頻差值 稱為環(huán)路稱為環(huán)路捕捉帶捕捉帶 。通常。通常 。i o om p Hp 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路3. 穩(wěn)態(tài)相差穩(wěn)態(tài)相差e()環(huán)路處于鎖定狀態(tài)時，存在著的固定相差稱為穩(wěn)態(tài)相位誤

31、差環(huán)路處于鎖定狀態(tài)時，存在著的固定相差稱為穩(wěn)態(tài)相位誤差e() 。由方程：由方程： oed0e)t(sin)p(Fkkdt)t(d 環(huán)路鎖定意味著瞬時頻差為零，即環(huán)路鎖定意味著瞬時頻差為零，即 0)( dttde 此時此時 )0(sin)(1Fkkodoe 式中，式中， 為環(huán)路直流總增益，其值增大可使為環(huán)路直流總增益，其值增大可使 減少。減少。 )0(Fkkod)( e 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路4鎖相環(huán)性能特點(diǎn)鎖相環(huán)性能特點(diǎn)鎖相環(huán)路用作調(diào)頻信號解調(diào)時，與普通鑒頻器相比較，有低門限信鎖相環(huán)路用作調(diào)頻信號解調(diào)時，與普通鑒頻器相比較，有低門限信噪比特性。噪比特性。這是因?yàn)榄h(huán)路有反饋控制作

32、用，跟蹤相位差小，降低了這是因?yàn)榄h(huán)路有反饋控制作用，跟蹤相位差小，降低了鑒相特性的非線形影響，從而改善了門限效應(yīng)。鑒相特性的非線形影響，從而改善了門限效應(yīng)。（1）環(huán)路在鎖定狀態(tài)下無剩余頻差）環(huán)路在鎖定狀態(tài)下無剩余頻差鎖相環(huán)路對輸入的固定基準(zhǔn)頻率鎖定后，鎖相環(huán)路對輸入的固定基準(zhǔn)頻率鎖定后，壓控振蕩器輸出頻率與壓控振蕩器輸出頻率與基準(zhǔn)頻率的頻差為零。環(huán)路輸出可做到無剩余頻差存在基準(zhǔn)頻率的頻差為零。環(huán)路輸出可做到無剩余頻差存在，是一個，是一個理想的頻率控制系統(tǒng)。理想的頻率控制系統(tǒng)。 （2）鎖相環(huán)有良好的窄帶特性）鎖相環(huán)有良好的窄帶特性鎖相環(huán)具有窄帶特性，鎖相環(huán)具有窄帶特性，當(dāng)壓控振蕩器頻率鎖定在輸入

33、頻率上時，當(dāng)壓控振蕩器頻率鎖定在輸入頻率上時，僅位于輸入信號頻率附近的干擾成分能以低頻干擾的形式進(jìn)入環(huán)僅位于輸入信號頻率附近的干擾成分能以低頻干擾的形式進(jìn)入環(huán)路，而絕大多數(shù)的干擾會受到環(huán)路低通濾波器的抑制路，而絕大多數(shù)的干擾會受到環(huán)路低通濾波器的抑制，從而減少，從而減少了對壓控振蕩器的影響。了對壓控振蕩器的影響。（3）良好的跟蹤特性）良好的跟蹤特性VCO的輸出頻率可以跟蹤輸入信號的變化，表現(xiàn)出良好的跟蹤特性的輸出頻率可以跟蹤輸入信號的變化，表現(xiàn)出良好的跟蹤特性。在接收有多普勒頻移的動目標(biāo)時，這種特性尤為重要。在接收有多普勒頻移的動目標(biāo)時，這種特性尤為重要。 (4) 低門限特性低門限特性第第10

34、章章 反饋控制電路反饋控制電路鎖相環(huán)的典型應(yīng)用鎖相環(huán)的典型應(yīng)用1. 鎖相倍頻鎖相倍頻 在在鎖相環(huán)路的反饋通道中插入分頻器就可構(gòu)成鎖相倍頻電路鎖相環(huán)路的反饋通道中插入分頻器就可構(gòu)成鎖相倍頻電路。如圖：。如圖： i(t)PDLFVCOvi(t)vo(t)o(t)o(t)/NN當(dāng)環(huán)路鎖定時，鑒相器兩輸入信號頻率相等。即有：當(dāng)環(huán)路鎖定時，鑒相器兩輸入信號頻率相等。即有：iiNN 00式中：式中：N為分頻器的倍頻比。為分頻器的倍頻比。 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路2. 鎖相分頻鎖相分頻在在鎖相環(huán)路中插入倍頻器就可構(gòu)成鎖相分頻電路鎖相環(huán)路中插入倍頻器就可構(gòu)成鎖相分頻電路。如圖所示：。如圖所示：

35、i(t)PDLFVCOvi(t)vo(t)o(t)No(t)N 當(dāng)環(huán)路鎖定時當(dāng)環(huán)路鎖定時： NNiooi 式中：式中：N為倍頻器的倍頻次數(shù)。為倍頻器的倍頻次數(shù)。 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路3. 鎖相混頻器鎖相混頻器 設(shè)混頻器的本振信號頻率為設(shè)混頻器的本振信號頻率為L ，在，在Lo時混頻器的輸出頻率為時混頻器的輸出頻率為（L-o），經(jīng)差頻放大器后加到鑒相器上。），經(jīng)差頻放大器后加到鑒相器上。 當(dāng)環(huán)路鎖定時當(dāng)環(huán)路鎖定時 )()(iLooLi o(t)i(t)L(t)PDLFVCOvi(t)vo(t)|L(t)-o(t)|混頻混頻差頻放大差頻放大第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路4.

36、 頻率合成器頻率合成器 頻率合成器是利用一個標(biāo)準(zhǔn)信號源的頻率來產(chǎn)生一系列所需頻率的技頻率合成器是利用一個標(biāo)準(zhǔn)信號源的頻率來產(chǎn)生一系列所需頻率的技術(shù)。術(shù)。鎖相環(huán)路加上一些輔助電路后，就能容易地對一個標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)行鎖相環(huán)路加上一些輔助電路后，就能容易地對一個標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算而產(chǎn)生所需的頻率信號，且合成后的信號頻率與加、減、乘、除運(yùn)算而產(chǎn)生所需的頻率信號，且合成后的信號頻率與標(biāo)準(zhǔn)信號頻率具有相同的長期頻率穩(wěn)定度及具有較好的頻率純度標(biāo)準(zhǔn)信號頻率具有相同的長期頻率穩(wěn)定度及具有較好的頻率純度，如，如果結(jié)合單片微機(jī)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)自動選頻和頻率掃描。果結(jié)合單片微機(jī)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)自動選頻和頻率掃描。 鎖

37、相式單環(huán)頻率合成器基本組成如下圖所示：鎖相式單環(huán)頻率合成器基本組成如下圖所示： PD LFVCOvi(t)vo(t)fi(t)fo(t)fo(t)/N晶振晶振fi(t)/MNM 當(dāng)環(huán)路鎖定后，鑒相器兩路輸入頻率相等當(dāng)環(huán)路鎖定后，鑒相器兩路輸入頻率相等即：即： iooifMNfNfMf 當(dāng)當(dāng)N 改變時，輸出信號頻率相應(yīng)為改變時，輸出信號頻率相應(yīng)為fi 的整數(shù)倍變化。的整數(shù)倍變化。 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路 環(huán)環(huán)C例：下圖為三環(huán)式頻率合成器方框圖例：下圖為三環(huán)式頻率合成器方框圖已知：已知： 397351,399300,100BAiNNKHzf求輸出信號頻率范圍及頻率間隔。求輸出信號頻

38、率范圍及頻率間隔。 環(huán)環(huán)A環(huán)環(huán)BPDPDLFLFVCOfi(t)fA(t)fA(t)/NAPDPDLFLFVCOfi(t)fB(t)fB(t)/NBPDPDLFLFVCO混頻混頻 帶通帶通fo(t)fc(t)fo-fBAN BN 100 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路解：解： iAAfNf iBBfNf 而而 iAAcfNff100100 而環(huán)路而環(huán)路C為混頻環(huán)，為混頻環(huán)，即當(dāng)環(huán)路鎖定時：即當(dāng)環(huán)路鎖定時： Bcfff 0有有 iBABcfNNfff)100(0 當(dāng)當(dāng)NA=300，NB=351時，時， KHzf35400100)351100300(min0當(dāng)當(dāng)NA=301，NB=351時

39、，時， KHzf35401100)351100301(0因此頻率間隔：因此頻率間隔： KHz1fffmin00 PDLFVCOfi(t)fA(t)fA(t)/NAPDLFVCOfi(t)fB(t)fB(t)/NBPDLFVCO混頻混頻帶通帶通fo(t)fc(t)fo-fBAN BN 100而當(dāng)而當(dāng) =399， =397時輸出頻率最高。時輸出頻率最高。 ANBNKHzf40099100)397100399(max0所以，合成器的頻率范圍為：（所以，合成器的頻率范圍為：（35.440.099）MHz第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路5. 鎖相環(huán)調(diào)頻電路鎖相環(huán)調(diào)頻電路 普通的直接調(diào)頻電路中，振蕩

40、器的中心頻率穩(wěn)定度較差，而鎖相普通的直接調(diào)頻電路中，振蕩器的中心頻率穩(wěn)定度較差，而鎖相調(diào)頻電路能得到中心頻率穩(wěn)定度很高的調(diào)頻信號，鎖相環(huán)調(diào)頻電調(diào)頻電路能得到中心頻率穩(wěn)定度很高的調(diào)頻信號，鎖相環(huán)調(diào)頻電路如下圖所示。環(huán)路濾波器的帶寬必須很窄，截至頻率應(yīng)小于調(diào)路如下圖所示。環(huán)路濾波器的帶寬必須很窄，截至頻率應(yīng)小于調(diào)制信號的頻率。制信號的頻率。 fi(t)晶振晶振PDLFVCOfo(t)調(diào)頻波調(diào)頻波f(t)調(diào)制信號調(diào)制信號+當(dāng)調(diào)制信號為鋸齒波時，可輸出掃頻信號。當(dāng)調(diào)制信號為數(shù)字脈當(dāng)調(diào)制信號為鋸齒波時，可輸出掃頻信號。當(dāng)調(diào)制信號為數(shù)字脈沖時，可產(chǎn)生移頻鍵控調(diào)制（沖時，可產(chǎn)生移頻鍵控調(diào)制（FSK信號）。信

41、號）。 調(diào)制信號作為調(diào)制信號作為VCO控制電壓的一部分控制電壓的一部分使其頻率產(chǎn)生相應(yīng)的變化，使其頻率產(chǎn)生相應(yīng)的變化，由此在輸出端得到已調(diào)頻信號。由此在輸出端得到已調(diào)頻信號。 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路6. 鎖相解調(diào)電路鎖相解調(diào)電路 (1) 調(diào)頻波解調(diào)調(diào)頻波解調(diào)用鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻波解調(diào)用鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻波解調(diào)如果將環(huán)路的頻帶設(shè)計的足夠?qū)?，使如果將環(huán)路的頻帶設(shè)計的足夠?qū)?，使環(huán)路捕捉帶環(huán)路捕捉帶大于調(diào)頻波大于調(diào)頻波的最大頻偏，利用鎖相環(huán)的跟蹤特性，可以使的最大頻偏，利用鎖相環(huán)的跟蹤特性，可以使VCO的振蕩頻的振蕩頻率跟蹤輸入調(diào)頻波的瞬時頻率。如果率跟蹤輸入調(diào)頻波的瞬時頻率。如果VCO的電壓

42、的電壓-頻率特性頻率特性是線形的，則加到是線形的，則加到VCO的控制電壓的變化規(guī)律必與調(diào)頻波的的控制電壓的變化規(guī)律必與調(diào)頻波的瞬時頻率變化規(guī)律相同，因此在瞬時頻率變化規(guī)律相同，因此在LF的輸出端可獲得不失真的的輸出端可獲得不失真的解調(diào)輸出。調(diào)頻波鎖相解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)是解調(diào)門限值比普通鑒相解調(diào)輸出。調(diào)頻波鎖相解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)是解調(diào)門限值比普通鑒相器低器低45dB。PDLFVCOVFM(t)調(diào)頻波調(diào)頻波V(t)調(diào)制信號調(diào)制信號第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路(2) AM信號的同步檢波信號的同步檢波 用鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)用鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)AM信號同步檢波信號同步檢波 PDLFVCOVAM(t)調(diào)幅波調(diào)幅波V(t)調(diào)制信

43、號調(diào)制信號/2移項(xiàng)移項(xiàng)同步檢波同步檢波當(dāng)環(huán)路工作在載波跟蹤狀態(tài)時，當(dāng)環(huán)路工作在載波跟蹤狀態(tài)時，VCO輸出頻率與環(huán)路輸入已調(diào)輸出頻率與環(huán)路輸入已調(diào)信號的載波相同，但存在信號的載波相同，但存在/2的固定相移。的固定相移。 因此，經(jīng)過因此，經(jīng)過/2移項(xiàng)后變成與輸入已調(diào)信號的載頻相同的信號。移項(xiàng)后變成與輸入已調(diào)信號的載頻相同的信號。將它與輸入已調(diào)信號共同加到同步檢波器就能得到解調(diào)信號輸將它與輸入已調(diào)信號共同加到同步檢波器就能得到解調(diào)信號輸出。出。 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路BG322、X38、CD4046、MC1404b。單片集成鎖相環(huán)電路單片集成鎖相環(huán)電路模擬鎖相環(huán)路：模擬鎖相環(huán)路： N

44、E560、NE561、562、565、L562、L564、SL565、KD801、KD802、KD8041等。等。數(shù)字鎖相環(huán)路：數(shù)字鎖相環(huán)路： 一、一、NE562 NE562（國內(nèi)同類產(chǎn)品（國內(nèi)同類產(chǎn)品L562、KD801、KD8041）是目前廣泛）是目前廣泛應(yīng)用的一種多功能單片鎖相環(huán)路。應(yīng)用的一種多功能單片鎖相環(huán)路。 1NE562組成框圖組成框圖 NE562是最高工作頻率可達(dá)是最高工作頻率可達(dá)30MHz的通用型集成鎖相環(huán)。的通用型集成鎖相環(huán)。 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路定時電容定時電容CrPDLF限幅限幅VCOA1A2A312111523415678910131416Vcc外接環(huán)

45、路濾波外接環(huán)路濾波器器RC元件元件去加重去加重-VEE跟蹤跟蹤范圍范圍偏壓偏壓輸出輸出FM解調(diào)解調(diào)輸出輸出VCO輸出輸出 反饋反饋信號輸入信號輸入信號輸入信號輸入 NE562123456789101112131415 16PD（鑒相器）：采用雙平衡模擬乘法器（鑒相器）：采用雙平衡模擬乘法器 LF：13、14腳可外接腳可外接RC元件構(gòu)成環(huán)路濾波器。元件構(gòu)成環(huán)路濾波器。 VCO：是射極定時的壓控多諧振蕩器，定時電容由：是射極定時的壓控多諧振蕩器，定時電容由5、6腳外腳外接電容。接電容。限幅器：是與限幅器：是與VCO串接的一級控制電路，串接的一級控制電路，7腳注入電流的大腳注入電流的大 小可以控制環(huán)

46、路的跟蹤范圍。小可以控制環(huán)路的跟蹤范圍。 放大器放大器A1、A2、A3：作為隔離，緩沖放大器，：作為隔離，緩沖放大器，10腳用于外接去腳用于外接去加重電容加重電容 。當(dāng)環(huán)路用于解調(diào)時，。當(dāng)環(huán)路用于解調(diào)時，A1，A2的放大作用可以提高的放大作用可以提高9腳輸出的解調(diào)信號的電平值。既可以保證腳輸出的解調(diào)信號的電平值。既可以保證VCO的頻穩(wěn)度，又放的頻穩(wěn)度，又放大了大了VCO的輸出電壓，使的輸出電壓，使3、4腳輸出的電壓幅度增大到約腳輸出的電壓幅度增大到約4.5V，以滿足以滿足PD對對VCO信號電壓幅度的要求。信號電壓幅度的要求。 11，12腳：外接輸入信號。腳：外接輸入信號。 VCO輸出輸出3、4

47、腳與腳與PD的反饋信號輸入端的反饋信號輸入端2、15腳之間，可外接腳之間，可外接其它部件以發(fā)揮多功能作用。其它部件以發(fā)揮多功能作用。 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路2NE562的使用說明的使用說明 (1) 輸入信號從輸入信號從11、12腳輸入時，應(yīng)采用電容耦合，以避免腳輸入時，應(yīng)采用電容耦合，以避免影響輸入端的直流電位，要求容抗影響輸入端的直流電位，要求容抗 輸入電阻（輸入電阻（2K ）。）。 )(tVic 1 可以雙端輸入，也可單端輸入，單端輸入時，另一端應(yīng)可以雙端輸入，也可單端輸入，單端輸入時，另一端應(yīng)交流接地，以提高交流接地，以提高PD增益。增益。 )(tVi(2)環(huán)路濾波的設(shè)計

48、環(huán)路濾波的設(shè)計 NE562常用的環(huán)路濾波器有下圖所示的四種形式：常用的環(huán)路濾波器有下圖所示的四種形式： NE562RCRCCfCf1314NE562RCRCCf1314CfNE562RCRCCf1314RfRfNE562RCRCCf1314RfPDLF限幅限幅VCOA1A2A312111523415678910131416Vcc外接環(huán)路濾波外接環(huán)路濾波器器RC元件元件去加重去加重-VEE跟蹤跟蹤范圍范圍偏壓偏壓輸出輸出FM解調(diào)解調(diào)輸出輸出VCO輸出輸出 反饋反饋信號輸入信號輸入信號輸入信號輸入第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路13、14腳的外接電路與腳的外接電路與NE562內(nèi)部的內(nèi)部的PD

49、負(fù)載電阻負(fù)載電阻Rc共同構(gòu)成積分濾共同構(gòu)成積分濾波器。波器。 一般已知一般已知Rc=6K，Rf通常選在通常選在50200之間，根據(jù)所要求設(shè)計的之間，根據(jù)所要求設(shè)計的環(huán)路濾波器截至頻率環(huán)路濾波器截至頻率c可計算出可計算出 Cf值：值： 對圖對圖(a): ccccfRfRC 211 對圖對圖(b): ccccfRfRC 4121 對圖對圖(c): )(21)(1fccfccfRRfRRC 對圖對圖(d): )RR2(f21)RR2(1Cfccfc0f NE562RCRCCfCf1314NE562RCRCCf1314CfNE562RCRCCf1314RfRfNE562RCRCCf1314Rf第第10

50、章章 反饋控制電路反饋控制電路(3)VCO的輸出方式與頻率調(diào)整的輸出方式與頻率調(diào)整1VCO信號輸出端信號輸出端3、4腳與地之間應(yīng)當(dāng)接上腳與地之間應(yīng)當(dāng)接上數(shù)值相等數(shù)值相等的射極的射極電阻，阻值一般為電阻，阻值一般為2-12K，使內(nèi)部射極輸出器的平均電流不，使內(nèi)部射極輸出器的平均電流不超過超過4mA. 2當(dāng)當(dāng)VCO輸出需與邏輯電路連接時，必須外接電平移動電輸出需與邏輯電路連接時，必須外接電平移動電路，使路，使VCO輸出端輸出端12V的直流電平移到某一低電平值上，并的直流電平移到某一低電平值上，并使輸出方波符合邏輯電平要求，工作頻率可達(dá)到使輸出方波符合邏輯電平要求，工作頻率可達(dá)到20MHz。 圖（圖

51、（a）為實(shí)用的單端輸出）為實(shí)用的單端輸出圖（圖（b）為實(shí)用的雙端驅(qū)動）為實(shí)用的雙端驅(qū)動的電平移動電路的電平移動電路NE56234圖（圖（a）5v輸出到輸出到邏輯電邏輯電平平NE5623416圖（圖（b）5v18v輸出到輸出到邏輯電邏輯電平平第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路3VCO的頻率及其跟蹤范圍能調(diào)整與控制。的頻率及其跟蹤范圍能調(diào)整與控制。VCO頻率的頻率的調(diào)整，除采用直接調(diào)節(jié)與定時電容并聯(lián)的微變電容外，還調(diào)整，除采用直接調(diào)節(jié)與定時電容并聯(lián)的微變電容外，還有如下圖所示的方法：有如下圖所示的方法： NE562568RRCTEA圖圖(a)圖圖(a) 電路的電路的VCO的工的工作頻率為：作頻

52、率為： )3 . 14 . 61 (00REffA其中其中 VEA4.60f時時VCO的的為為 固有振蕩頻率，改變固有振蕩頻率，改變 值，振值，振蕩頻率相對變化。蕩頻率相對變化。 AENE56256810K10KCT圖圖(b)NE56256810K10KCT5K圖圖(c)圖圖(b)、(c)，可將，可將VCO頻率擴(kuò)展頻率擴(kuò)展到到30MHz以上，（以上，（c）可用外接）可用外接電位器電位器 微調(diào)頻率。微調(diào)頻率。 WR第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路(4)PD的反饋輸入與環(huán)路增益控制方式的反饋輸入與環(huán)路增益控制方式 PD的反饋輸入方式一般采用單端輸入工作方式，如右圖的反饋輸入方式一般采用單端輸

53、入工作方式，如右圖所示，所示，1腳的腳的+7.7V電壓經(jīng)電壓經(jīng)R（2 K）分別加到反饋輸入端）分別加到反饋輸入端2、15腳作為腳作為IC內(nèi)部電路基極的偏壓，而且內(nèi)部電路基極的偏壓，而且1腳到地接旁路電容，腳到地接旁路電容，反饋信號從反饋信號從VCO的的3腳輸出，并經(jīng)分壓電阻取樣后，通過耦腳輸出，并經(jīng)分壓電阻取樣后，通過耦合電容加到合電容加到2腳構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。腳構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。 環(huán)路增益還普遍采用在環(huán)路增益還普遍采用在13、14腳并接電阻腳并接電阻Rf的方式，此時的的方式，此時的環(huán)路總增益為：環(huán)路總增益為： ffLLFRRGG 1200 的單位為的單位為 可以抵消因可以抵消因 上升而使上升而使 過

54、大造成過大造成的工作不穩(wěn)定性。的工作不穩(wěn)定性。 fR 0fLG NE56211523CCCB77VR2kR2kR111kR21k第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路(5)解調(diào)輸出方式解調(diào)輸出方式 當(dāng)當(dāng)NE562用作用作FM信號的解調(diào)時，解調(diào)信號由信號的解調(diào)時，解調(diào)信號由腳輸出，腳輸出，此時此時腳需外接一個電阻到地（或負(fù)電源）作為腳需外接一個電阻到地（或負(fù)電源）作為NE562內(nèi)部內(nèi)部電路的射極負(fù)載，電阻數(shù)值要合適（常取電路的射極負(fù)載，電阻數(shù)值要合適（常取15k）以確保內(nèi)部射）以確保內(nèi)部射極輸出電流不超過極輸出電流不超過5mA，另外，另外腳應(yīng)外加重電容。腳應(yīng)外加重電容。 PDLF限幅限幅VCOA

55、1A2A312111523415678910131416Vcc外接環(huán)路濾波外接環(huán)路濾波器器RC元件元件去加重去加重-VEE跟蹤跟蹤范圍范圍偏壓偏壓輸出輸出FM解調(diào)解調(diào)輸出輸出VCO輸出輸出 反饋反饋信號輸入信號輸入信號輸入信號輸入第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路3、NE562應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例NE562內(nèi)部限幅器集電極電流受內(nèi)部限幅器集電極電流受7腳外接電路的控制，一般腳外接電路的控制，一般7腳腳注入電流增加，則內(nèi)部限幅器集電流減少，注入電流增加，則內(nèi)部限幅器集電流減少，VCO跟蹤范圍小；跟蹤范圍??；反之則跟蹤范圍增大。當(dāng)反之則跟蹤范圍增大。當(dāng)腳注入電流大于腳注入電流大于0.7mA時，內(nèi)部

56、限時，內(nèi)部限幅器截至，幅器截至，VCO的控制被截斷，的控制被截斷，VCO處于失控自由振蕩工作狀處于失控自由振蕩工作狀態(tài)（系統(tǒng)失鎖）。態(tài)（系統(tǒng)失鎖）。 跟蹤范圍跟蹤范圍控制控制RfRf11K1K 16 15 14 13 12 11 10 9 NE562 1 2 3 4 5 6 7 8 CTCCCCCBCfCfRLVCC12K1K1K0.10.10.1FM輸入輸入解調(diào)輸出解調(diào)輸出第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路10. 3 頻率合成器頻率合成器一、頻率合成器的分類及主要技術(shù)指標(biāo)一、頻率合成器的分類及主要技術(shù)指標(biāo) 1. 1. 概念概念工作頻率范圍工作頻率范圍頻率間隔頻率間隔頻率轉(zhuǎn)換時間頻率轉(zhuǎn)換時

57、間頻率穩(wěn)定度與準(zhǔn)確度頻率穩(wěn)定度與準(zhǔn)確度頻譜純度頻譜純度3. 主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)直接頻率合成器直接頻率合成器鎖相頻率合成器鎖相頻率合成器直接數(shù)字頻率合成器直接數(shù)字頻率合成器2. 分類分類頻率合成頻率合成是利用一個（或幾個）高準(zhǔn)確度和高穩(wěn)定度的基準(zhǔn)頻率，通過一是利用一個（或幾個）高準(zhǔn)確度和高穩(wěn)定度的基準(zhǔn)頻率，通過一定的變換與處理后，形成一系列等間隔的離散頻率定的變換與處理后，形成一系列等間隔的離散頻率。這些離散頻率的頻率這些離散頻率的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度都與基準(zhǔn)頻率相同，而且能在很短的時間內(nèi)，由某一頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度都與基準(zhǔn)頻率相同，而且能在很短的時間內(nèi)，由某一頻率切換到另一頻率。切換到另一頻

58、率。第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路二、直接頻率合成器二、直接頻率合成器 1. 直接頻率合成的基本原理直接頻率合成的基本原理2. 一個基準(zhǔn)源的直接頻率合成器一個基準(zhǔn)源的直接頻率合成器 直接式頻率合成器之一直接式頻率合成器之一 基準(zhǔn)頻率基準(zhǔn)頻率fR由晶體振蕩器提供。由晶體振蕩器提供。 輸出頻率：輸出頻率：1120112()RMMMffNNN采用一個或多個不同頻率的晶體振蕩器作為基準(zhǔn)信號源，經(jīng)過具有加、采用一個或多個不同頻率的晶體振蕩器作為基準(zhǔn)信號源，經(jīng)過具有加、減、乘、除四則運(yùn)算功能的混頻器、倍頻器、分頻器和具有選頻功能的減、乘、除四則運(yùn)算功能的混頻器、倍頻器、分頻器和具有選頻功能的濾波器

59、的不同組合來實(shí)現(xiàn)頻率合成。濾波器的不同組合來實(shí)現(xiàn)頻率合成。 第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路3. 由諧波發(fā)生器提供基準(zhǔn)頻率的直接頻率合成器由諧波發(fā)生器提供基準(zhǔn)頻率的直接頻率合成器 晶振通過分頻和諧波發(fā)生器晶振通過分頻和諧波發(fā)生器產(chǎn)生產(chǎn)生09MHz的的10個基準(zhǔn)頻率。個基準(zhǔn)頻率。 S1，S2，S3是單刀是單刀10擲開關(guān)擲開關(guān)，各有，各有10個結(jié)點(diǎn)，分別接到諧個結(jié)點(diǎn)，分別接到諧波發(fā)生器的波發(fā)生器的10個輸出端上。個輸出端上。 改變改變 S1，S2，S3的位置可以的位置可以得到得到 f0 =10 f3 +f2 +f1 /10 。輸出。輸出頻率范圍為頻率范圍為10.099.9MHz，頻，頻率間隔

60、為率間隔為100KHz。直接式頻率合成器之二直接式頻率合成器之二 4. 直接式頻率合成器的優(yōu)缺點(diǎn)直接式頻率合成器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：頻率轉(zhuǎn)換時間較短，能產(chǎn)生任意小的頻率間隔。優(yōu)點(diǎn)：頻率轉(zhuǎn)換時間較短，能產(chǎn)生任意小的頻率間隔。缺點(diǎn)：頻率范圍有限，離散頻率點(diǎn)不能太多。采用大量倍頻、分頻和混缺點(diǎn)：頻率范圍有限，離散頻率點(diǎn)不能太多。采用大量倍頻、分頻和混頻器，使輸出的寄生頻率成分和相位噪聲加大，而且體積大、成本高。頻器，使輸出的寄生頻率成分和相位噪聲加大，而且體積大、成本高。第第10章章 反饋控制電路反饋控制電路三、鎖相頻率合成器三、鎖相頻率合成器 1. 鎖相頻率合成器的基本組成與特點(diǎn)鎖相頻率合成器的基本組成