第7章自动控制电路.ppt

第7章 自动控制电路 【本章内容提要】 本章系统介绍了自动控制电路的基本原理，特别对锁相环路的结构组成和基本特性进行了深入分析，对频率合成电路的性能结构和应用方法进行了详细介绍。【本章学习重点与要求】 本章重点掌握锁相环路和频率合成电路的工作原理和结构特点，了解自动控制电路的基本原理，能看懂各种应用电路。 7.1自动控制电路概述 在现代通信系统和电子设备中，为保证通信高度稳定，广泛采用了各种类型的自动控制电路，以改善设备的性能指标。由于这些控制电路都是运用反馈的原理，因而又可称为反馈控制电路，常见的自动控制电路有如下3种。1．自动增益（电平）控制（AGC）自动增益控制能自动控制系统中某级或某几级放大器的增益大小，使电路或系统能在外来信号强弱悬殊的条件下，保持输出电平为某一设定值。它主要应用在各类通信、广播、报警等系统中。2．自动频率控制（AFC）自动频率控制也称自动频率调整（AFT），它能自动维持电子电路或设备的工作频率保持稳定。例如，在彩色电视接收机中，常用AFC技术来控制本振电路的振荡频率，以提高中频频率的准确性。在测量设备中也有运用AFC技术的。3．自动相位控制（APC）自动相位控制常采用锁相环路（PLL），它能使被控振荡器输出信号的频率与参考信号的频率相一致，相位保持严格的关系，即实现相位锁定，以此可实现调频、鉴频、混频、解调、频率合成等一系列电路功能。利用锁相原理构成频率频率合成器，是现代通信系统的重要组成部分。这是本章研究的重点。自动控制电路的基本组成框图如图7-1所示。 7.1自动控制电路概述 对图中模块及相关参量介绍如下。 参考电路。产生参考信号，参考信号之值正好是被控量期望达到的数值，如石英晶体振荡器可作频率参考源。参考量为恒值的系统称为恒值自控系统；参考量为变值的系统称为随动控制系统。 比较电路。将被控量与参考量进行比较，根据比较结果产生误差信号。例如，鉴频器可比较两个信号的频率，当被控量的频率和参考量的频率相等时，误差信号为零；反之，误差信号必为正值或负值。若比较部件是鉴相器，则可比较两个输入信号的相位。 控制电路。将比较电路输出的误差信号转换成所需的控制信号，以利于被控电路。如用低通滤波器将误差信号中低于某一频率的信号滤出，以达到某种控制目的。 7.1自动控制电路概述 被控电路。也称被控对象，它能产生被控量输出，此输出与参考量有一确定的关系，当此关系受到破坏时，比较电路将有误差信号输出，被控电路必随之调整以维持确定关系。必须注意，在系统的任一部分均可引入干扰。通常将干扰等效集中在被控电路上。 被控量。就是自控系统中的输出量，或是输出量经过检测部件后所获取的量，它是反馈信号，这个量可以是相位、频率，也可是电压等。被控量为电压的系统是AGC系统；被控量为频率的系统是AFC系统；被控量是相位的系统是锁相（PLL）系统。 检测电路。是指可将被控量转换为和参考量性质相同的物理量，以便在比较电路中进行比较。检测电路可有可无，视系统性能而定。 7.1.1 自动增益（电平）控制电路 自动增益控制（AGC）电路是接收设备中不可缺少的电路。自动增益控制电路在某种条件下，也称自动电压（电平）控制电路。也就是说，电路的输入量和输出量是电压。常用的AGC电路有平均值式和延迟式，在一些特殊场合采用峰值式AGC电路或键控式AGC电路。 1．AGC电路的目的与要求接收机工作时，它所收到的信号强度会有很大的差异，数值可能由几?V到几百mV，强弱之比约为103～104量级。假如接收机的总增益是常数，则过强的输入信号会引起大信号堵塞，增加混频的组合频率干扰及非线性失真；输入信号较强也会使后级中频放大器的工作范围超出线性区而进入饱和区域或截止区域，使信号产生严重失真。电视接收机若遇到这种情况，信号的同步头脉冲会被压缩或削去，导致同步失控，使图像严重失真或使图像同步不稳。 7.1.1 自动增益（电平）控制电路 由于电磁波的传播特性，如微波通信中的衰落现象、移动电台接收距离的变化（飞机、汽车、卫星等上的接收设备）等都会引起接收设备输入信号强弱的变化，这种变化是缓慢的，如不采取增益控制技术，接收机是难以正常工作的。 自动增益控制的作用是当输入信号强弱变化很大时，能自动保持接收机输出电压基本不变。也就是，当输入信号较弱时，AGC电路不起作用，接收机的增益较大；当输入信号较强时，AGC电路进行控制，使接收机的增益自动减小。 对于AGC系统的要求主要有：增益控制范围要大，例如电视接收机的AGC控制范围需在20～60 dB以上；要保持整机良好的信号噪声比特性；控制灵敏度要高，如电视接收机，需在3 dB以内；在控制增益变化时，被控放大器的幅频特性及群时延特性不能改变，使信号失真尽可能的小；控制特性受温度的影响要小。 7.1.1 自