第八章 高频电子——反馈控制电路3

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第8章 反馈控制电路内 容 提 要自动增益控制(AGC) AGC电路的作用与组成 AGC电压的产生 实现AGC的方法

自动频率控制(AFC) AFC的工作原理 AFC的应用

锁相环路 锁相环路的基本工作原理 锁相环路的性能分析 集成锁相环路及其应用

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8.1 自动增益控制(AGC)1、AGC电路的作用与组成 (1) 作用当输入信号变化时，保证输出信号幅度基本恒定。包括： ①能够产生一个随输入信号大小而变化的控制电压，即 AGC电压(±UAGC); ②利用AGC电压去控制某些级的增益，实现AGC。

(2) 组成——具有AGC电路的接收机框图

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8.1 自动增益控制(AGC)2、AGC电压的产生(1) 平均值式AGC电路

分析：中频信号电压经检波后，除得到所需音频信号之 外，还得到一个平均直流分 量。音频信号由RL2两端取出。 平均直流分量(反映了输入信 号的幅度)从C3两端取出，经 低通后，作为AGC电压，加 到中放管上去控制中放的增 益。

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8.1 自动增益控制(AGC)(2) 延迟式AGC电路 V1、R7 和 C4 组 成AGC 检 波 电 路 ， 运放A为直流放大 器 ， UREF 为 延 迟 电平。当输入信 号 较 小 时 ， AGC 不起作用。当输 入 信 号 较 大 时,AGC将起作用。 可 见 ， 该 AGC 电 路具有延迟功能。

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8.1 自动增益控制(AGC)3、实现AGC的方法 (1) 改变发射极电流IE正向AGC 反向AGC

(2) 改变放大器负载

由于放大器的增益与负载密切相关，因此通过改变负载就可以控制放大器的增益 。 (3) 改变放大器的负反馈深度

通过控制负反馈的深度来控制放大器的增益。

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8.2 自动频率控制(AFC)AFC的工作原理

组成 工作原理

AFC的应用 调幅接收机中的AFC系统 具有AFC电路的调频发射机

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AFC——电路组成

作用：自动控制振荡器频率稳定 组成：鉴相器、低通滤波器和压控振荡器 标准频率fr;输出频率fo;误差电压uD(t) ; 直流控制电压uC(t)。

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AFC——工作原理压控振荡器的输出频率fo与标准频率fr在鉴频器中 进行比较，当fo=fr时，鉴频器无输出，压控振荡 器不受影响；当fo≠fr时，鉴频器即有误差电压输 出，其大小正比于(fo-fr),经低通滤波器滤除交 流成分后，输出的直流控制电压uc(t),加到压控 振荡器上，迫使压控振荡器的振荡频率fo与fr接近， 而后在新的振荡频率基础上，再经历上述同样的 过程，使误差频率进一步减小，如此循环下去， 最后fo和fr的误差减小到某一最小值△f时，自动 微调过程停止，环路进入锁定状态。

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AFC应用—调幅接收机

混频器输出的中频信号经中频放大器放大后， 除送到包络检波器外，还送到限幅鉴频器进行 鉴频。鉴频器中心频率调在fI上，它可将偏离

中频的频率误差变换成电压，该电压通过处理 后加到VCO上，VCO振荡频率发生变化，使偏 离中频的频率误差减小，直至达到要求。

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AFC应用—调频发射机

晶体振荡器提供标准频率fr,调频振荡器的中心 频率为fc;鉴频器的中心频率调在(fr-fc)上。由 于fr稳定度很高，当fc发生漂移时，混频器输出 的频差也跟随变化，使限幅鉴频器输出电压发 生变化，经滤波器后的误差电压加到调频振荡 器上，调节其振荡频率使之中心频率稳定。

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8.3之一: 锁相环路的基本原理组成框图

工作原理 ui(t)和VCO的uo(t) 在PD中进行比较，PD输出的误 差电压ud(t)是二者相位差的函数。如果两者频率 相同，相位差恒定，则经LF后无输出；如果两者 频率不同，则经LF后得到控制电压去控制VCO的 振荡频率，直至环路进入“锁定”状态。

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8.3之二: 锁相环路的性能分析本讲内容：鉴相器的电路模型 环路滤波器的电路模型 压控振荡器的电路模型 锁相环的相位模型及环路方程 捕捉过程 跟踪过程 锁相环的基本特性

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鉴相器的电路模型鉴相器框图 鉴相器电路模型

分析1.鉴相器的输出电压是ui(t)和uo(t)相位差的函数 。

2.典型的乘积型鉴相器中，鉴相器的低频分量输出为：

ud (t ) Ad sin e (t )其中 e (t ) i (t ) O (t )3. 乘积型鉴相器具有正弦规律的鉴相特性。

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环路滤波器的电路模型常见环路滤波器的形式

环路滤波器电路模型微分方程 ： uC (t ) AF ( p)ud (t )

其中，AF(p)为传递函数。

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压控振荡器的电路模型压控振荡器的特性可用调频特性来表示 压控振荡器的电路模型在一定范围内ω o与 uc(t) 几乎成线性关系 有： 0 r A0uC (t )

A0为VCO的压控灵敏度。

P=d/dt为微分算子

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锁相环的相位模型及环路方程锁相环的相位模型

1 e (t ) i (t ) o (t ) i (t ) Ad Ao AF ( p) sin e (t ) p

环路方程

p e (t ) Ad Ao AF (t ) sin e (t ) p i (t )瞬时频差 控制频差 固有频差

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捕捉过程—环路由失锁进入锁定的过程a. Δ ω i 较小→ud(t) 能顺利通过LF得 到uC(t) →控制VCO→环路锁定 b. Δ ω i较大→ ud(t) 通过LF有较大衰 减→ uC(t) 较小→经频率牵引过程 时间长→环路锁定 c. Δ ω i很大→ ud(t) 不能通过LF产生 uC(t) →VCO不受控→环路失锁

捕捉带(Δ ω p )—— 环路由失锁进入锁定所允 许信号频率偏离ω r的最大值。 捕捉时间(τ P )——环路由失锁状态进入锁定 状态所需的时间

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跟踪过程—环路维持锁定的过程跟踪过程(同步过程) 如果输入信号频率ω i 或VCO振荡频率ω o 发生变 化，则VCO振荡频率ω o跟踪ω i 而变化，维持ω o =ω i 的锁定状态，称为跟踪过程或同步过程

。

跟踪带(同步带) 能够维持环路锁定所允许的最大固有频差|Δ ω i| , 称为锁相环路的跟踪带或同步带。

跟踪带(同步带)和环路滤波器的带宽及 压控振荡器的频率控制范围有关。

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锁相环的基本特性良好的窄带特性 环路相当于一个高频窄带滤波器，只让输入信号频率附 近的频率成份通过

锁定后没有频差 环路锁定后，输出信号与输入信号频率相等，没有剩余 频差(有微小固定相差)

自动跟踪特性 环路在锁定时，输出信号频率和相位能在一定范围内跟 踪输入信号频率和相位的变化

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7ncj.html