第11章反馈控制电路

高频电子技术PPT

第11章 章

反馈控制电路

11.1 自动增益控制电路(AGC) 自动增益控制电路 11.2 自动频率控制电路 11.3 锁相环路的组成和环路方程 11.4 锁相环路的基本性能分析 11.5 锁相应用举例

高频电子技术PPT

11.1 自动增益控制电路 自动增益控制电路(AGC) 11.1.1 电路组成原理 自动增益控制电路(简称 电路) 自动增益控制电路 简称AGC电路 简称 电路 是接收机中普遍采用的一种反馈控制电 路。

高频电子技术PPT

下图是具有AGC电路的调幅接收机部分组成方框 电路的调幅接收机部分组成方框 下图是具有 图中，高放、混频和中放组成可控增益放大器 可控增益放大器， 图 。 图中 ， 高放 、 混频和中放组成 可控增益放大器 ， AGC检波器和直流放大器组成环路的控制器。 检波器和直流放大器组成环路的控制器。 检波器和直流放大器组成环路的控制器

高混 放放参

混混参

中混 放放参

至解调参

直直 放放参

AGC

锁调参

uR

高频电子技术PPT

11.1.2 对AGC控制特性的要求 控制特性的要求 AGC电路的增益控制特性， 可用受控放大器的传 电路的增益控制特性， 电路的增益控制特性 输特性曲线来描述。 当输入信号ui 小于起控门限电压 输特性曲线来描述 。 当输入信号 UiA 时 ， AGC不起作用 ， 这时放大器的增益最大 对应 不起作用， 不起作用 这时放大器的增益最大(对应 零点到A点连线的斜率 点连线的斜率)。 零点到 点连线的斜率 。

uo u o B A Uomin 0 UiA Uomax UiB ui

高频电子技术PPT

11.2 自动频率控制电路11.2.1 工作原理 自动频率控制电路是一种频率的负反馈控 制电路， 其一般的组成方框图如图 所示。 制电路 ， 其一般的组成方框图如图11.5所示。 所示 图中，输入信号频率f 压控振荡器(简称 简称VCO) 图中，输入信号频率 i和压控振荡器 简称 的振荡频率f 通过混频器产生新频率f 的振荡频率 0通过混频器产生新频率 x。

高频电子技术PPT

fi

混混参f0

fx

鉴混参

ud

放放参

压压 振振参

uC

高频电子技术PPT

fC

混混参fL

fI

调限调调输输

中混 放放参

至解调参

压压 振振参

放放参 低低滤调参

限限 鉴混参

高频电子技术PPT

11.2.3调频负反馈解调电路 调频负反馈解调电路 调频负反馈解调电路的组成方框图如图11.7所示， 所示， 调频负反馈解调电路的组成方框图如图 所示 与普通调频接收机的解调电路相比较，区别在于它把 与普通调频接收机的解调电路相比较， 输出的解调电压又反馈作为本机振荡器的VCO控制电 输出的解调电压又反馈作为本机振荡器的 控制电 使其振荡频率按调制信号规律变化。 压，使其振荡频率按调制信号规律变化。这时对混频 器而言， 器而言，相当加了两个载波频率不同而调制信号相同 的调频波。 的调频波。若设输入调频波的瞬时频率为 fi(t)=fC+fmCcos t,在环路锁定时

,VCO产生的调频 ，在环路锁定时， 产生的调频 振荡的瞬时频率为f 振荡的瞬时频率为 0(t)=fL+fmLcos t,则混频器输出 ， 的中频瞬时频率 fI(t)=f0(t)-fi(t)=(fL-fC)-(fmCfmL)cos t=fIfmIcos t

高频电子技术PPT

式中， 式中 ， fI=fL-fC 、 fmI=fmC-fmL 分别为中频 信号的载波频率和最大频偏。 可见， 信号的载波频率和最大频偏 。 可见 ， 中频信 号仍为不失真的调频波，只是最大频偏由 fmC 减小到 mI , 因而通过中频放大器 、 限 减小到f 因而通过中频放大器、 幅鉴频器后就可解调出不失真的调制电压。 幅鉴频器后就可解调出不失真的调制电压。

高频电子技术PPT

调混调输输fi(t)

混混参fo(t)

fI(t)

中混 放放参

限限 鉴混参

低低 滤调参

解调 电压输输

压压 振振参

高频电子技术PPT

11.3 锁相环路的组成和环路方程11.3.1 锁相环路的组成 相位锁定环路简称锁相环路， 相位锁定环路简称锁相环路，英文的缩写 是PLL。锁相环路是相位反馈控制环路。基本 。 锁相环路是相位反馈控制环路。 锁相环路由鉴相器(PD)、环路低通滤波器(LPF) 、环路低通滤波器 锁相环路由鉴相器 和电压控制振荡器(VCO)三个部件组成， 如图 三个部件组成， 和电压控制振荡器 三个部件组成 11.8所示。 所示。 所示

高频电子技术PPT

环路的输入信号u , 其相位为θ ; 环路的输入信号 i(t), 其相位为 1(t); 压控振荡器的输出信号为u , 压控振荡器的输出信号为 o(t), 其相位 为θ2(t)。鉴相器的输出电压ud(t)是ui(t)与 。鉴相器的输出电压 是 与 uo(t) 的 相 位 差 θe(t)=θ1(t)-θ2(t) 的 函 数 。 ud(t)经过低通滤波器滤波取出直流和低 (t) 经过低通滤波器滤波取出直流和低 频信号u 的控制下， 频信号 C(t)。 在电压 C(t)的控制下 ， 压 。 在电压u 的控制下 控振荡器的频率向输入信号的频率靠拢， 控振荡器的频率向输入信号的频率靠拢 ， 直至达到相等， 鉴相器输出电压u 恒 直至达到相等 ， 鉴相器输出电压 d(t)恒 定不变。 定不变。

高频电子技术PPT

θ1(t)u i(t)

PD

u d(t)

LPF

u C(t)

VCO

θ2(t)u o(t)

θ2(t)

高频电子技术PPT

11.5 锁相应用举例11.5.1 锁相频率合成 1. 用于频率合成中的锁相环 频率合成是由标准频率源经过频率的加、 减 、 乘 、 频率合成是由标准频率源经过频率的加 、 除运算得到一系列的频率信号的理论与技术。 除运算得到一系列的频率信号的理论与技术 。 实现频 率合成的设备叫频率合成器。 率合成的设备叫频率合成器 。 利用锁相技术实现频率 合成的方法叫间接频率合成法， 合成的方法叫间接频率合成法 ， 这种方法是目前频率 合成中应用最广泛的方法之一。 合成中应用最广泛的方法之一。

高频电子技术PPT

用于频率合成中的锁相环有倍频锁相环、分频锁相环 和混频锁相环。倍频锁相环如图11.21所示。锁

定状态 下，输入信号的参考频率fr与分频器输出信号频率fo/N 相等，则环路输出信号频率

f o = Nf r

(11.5―1)

高频电子技术PPT

fr ur

PD fo / N

LPF

VCO

fo = Nfr uo

参混÷N

图11.21 倍频锁相环的框图

高频电子技术PPT

fr ur

PD Nfo

LPF

VCO

fo = fr / N uo

倍混 ×N

图11.22 分频锁相环的框图

高频电子技术PPT

示出的是混频锁相环框图。 图11.23示出的是混频锁相环框图。输出信号频率 示出的是混频锁相环框图 fo与u1信号的频率 在混频器中进行加减运算，得到和、 信号的频率f1在混频器中进行加减运算 得到和、 在混频器中进行加减运算， 差频f 锁定情况下， 输入信号的参考频率f 差频 o±f1 。 锁定情况下 ， 输入信号的参考频率 r与混 频器输出信号频率f 相等， 频器输出信号频率 o±f1相等，则输出信号频率

f o = f r m f1

(11.5―3)

分频、倍频和混频锁相环的电路形式很多， 分频 、 倍频和混频锁相环的电路形式很多， 有模拟 电路，也有数字电路。 电路，也有数字电路。由这些基本环路可以构成各种各 样的频率合成器。 样的频率合成器。目前市场上集成频率合成芯片已大量 销售，下面举一例说明。 销售，下面举一例说明。

高频电子技术PPT

fr ur fo± fi

PD

LPF

VCO

fo = fr

uo

混混±f1 u 1

fo

图11.23 混频锁相环的框图

±

fi

高频电子技术PPT

2.中规模集成频率合成器举例 中规模集成频率合成器举例 MC145100系列是典型的中规模频率合成 系列是典型的中规模频率合成 它们是CMOS电路 。 MC145106的方框图 电路。 器 。 它们是 电路 的方框图 如图11.24所示 ， 其中包含有参考振荡器 或放 所示， 其中包含有参考振荡器(或放 如图 所示 大器)、 参考分频器、 程序分频器和鉴相器。 大器 、 参考分频器 、 程序分频器和鉴相器 。 利用它构成锁相环时需要外接环路滤波器和压 控振荡器。

高频电子技术PPT

÷2输输

振振输输 参参3

4

5

6

FS

÷2

9 参参参混参2/210

7

PD输输

振振MC145106 VCO2

PD8

程程参混参÷N17 16 15 14 13 12 11 10 9 1 18

锁锁锁锁

输输p0 p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 ED ES

图11.24 MC145106内部电路框图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/k2d1.html