自动增益控制(AGC).ppt

１）RC滤波器 图12.4.10 一阶RC低通滤波器 取τ=RC为时间常数 ２）无源比例积分滤波器 图12.4.11 超前滞后网络 图12.4.12 有源比例积分滤波器 3）有源比例积分滤波器 第一项是具有直流放大的比例系数，第二项是积分功能。 图12.4.13 压控振荡器特性曲线 ＫＶ是特性曲线的斜率， 称为ＶCO的增益或灵敏度， 量纲为rad/(s·V)，它表示单位控制电压引起的振荡角频率变化的大小。 图12.4.14 压控振荡器的数学模型 VCO的传输函数为 图12.4.15 锁相环路的数学模型（时域） 图12.4.15 锁相环路的数学模型（时域） 锁相环路的基本方程式的频域形式 误差传输函数 开环传递函数 12.5.1 一阶锁相环路 12.5.2 二阶锁相环路 传递函数的阶数取决于滤波器的传输函数F(ｓ)的形式，亦即取决于环路滤波器的形式。根据F(ｓ)的不同，可将锁相环路分为一阶、二阶以至更高阶的形式。 图12.5.1 一阶锁相环路频率特性 1) 频率特性 (1) 环路传输函数Ｈ(jω)具有低通特性，其物理意义是：输入信号θ1(t)中的各种频率分量，经过环路传输后，只有低频成分出现在输出信号θV(t)中。 (2) 误差传输函数１－Ｈ(jω) 具有高通特性，其物理意义是：误差信号θe(t)中含有θ1(t)中的高频成分，这是因为θ1(t)在环路之外，因此它的高频成分不能被滤除。 结 论： ２）环路的锁定 现在来研究锁相环路的锁定问题，这时必须考虑环路的非线性，这主要是由鉴相器的非线性所引起的。 以上三项分别称为环路瞬时频差、控制频差、固有频差。 (1) 环路的锁定条件是： (2) 当环路闭合时，在任何瞬间的环路瞬时频差都等于环路的固有频差与控制频差的差值。或者说，瞬时频差与控制频差的代数和等于固有频差。 结 论： (3) 环路锁定后，有一个固定的剩余相位差，即稳态相位差 图12.5.3 一阶锁相环路的相图 3）捕捉带与同步带 当锁相环路本来处于失锁状态时，由于环路的作用，使压控振频率逐渐向标准参考频率靠近，靠近到一定程度后，环路即能进入锁定。这一过程叫做捕捉过程。系统能捕捉的最大频率失谐范围称为捕捉带或捕捉范围。 当环路已锁定后，如果由于某种原因引起频率变化，这种频率变化反映为相位变化，则通过环路的作用，可使VCO的频率和相位不断跟踪变化。这时环路即处于跟踪状态。环路所能保持跟踪的最大失谐频带称为同步带，又称同步范围或锁定范围。 图12.5.4 一阶环路锁定状态的建立过程 从闭环开始，由不同步到达同步所需的时间叫做捕捉时间。可以证明，在小扰动的条件下，一阶环路的捕捉时间为 由此可见，要缩短捕捉时间（锁定时间），就要提高环路的总增益Ｋ。 环路能够锁定的最大范围，亦即同步带为 ４）差拍状态 图12.5.5 一阶锁相环路的相图 图12.5.6 控制电压和瞬时频率 图12.5.7 环路平均频差与固有频差的关系曲线 从以上对一阶环路的分析可知，这种环路只有一个可供调整的参数Ｋ，而环路的各种重要特性都由它来决定。这就遇到了不可克服的矛盾，因为若希望环路的同步范围大和稳态相差θe小，则要求增益Ｋ大。但在增大Ｋ值的同时，环路的截止频率ωｃ也提高了，因此环路的滤波性能变坏。一阶环路不能解决这样的矛盾，所以实际使用的锁相环路总是要有适当的滤波器，以克服上述困难，并改善环路的性能。加入滤波器后，环路即变成高阶的，其中最常用的是二阶锁相环路。 采用不同的一阶低通滤波器，锁相环路的基本方程式的频域形式有 ωn称为锁相环路的固有角频率；ζ称为环路的阻尼系数。 对于不同滤波器的参数表示式见表12.５.１。 RC 无源比例 有源比例 图12.5.8 RLC串联谐振电路 RLC串联谐振电路振荡波形 图12.5.9 高增益二阶环路的频率响应 最后简略讨论一下二阶环路的同步带、捕捉带等问题。 YANGTZE NORMAL UNIVERSITY YANGTZE NORMAL UNIVERSITY * YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 12.1 自动增益控制(AGC) 12.2 自动频率微调(AFC) 12.3 锁相环路的基本工作原理 12.4 锁相环路各部件及其数学模型 12.5 锁相环路的分析 12.6 集成锁相环 12.7 锁相环路的应用简介 学习目的 了解自动增益控制原理 熟悉自动频率微调原理 掌握锁相环路的数学模型 了