第10章 反馈控制电路.ppt

AFC电路的应用 在调幅超外差接收机中用于稳定中频频率 超外差式接收机的整机增益和选择性主要取决于中频放大器的性能， 所以，要求中频频率要稳定。 调幅接收机中的AFC电路方框图 在正常工作情况下, 接收信号的载频为fc ，相应的本机振荡频率为fL, 混频后输出中频频率为fI=fL-fc。 如果由于某种原因, 本振频率发生偏移ΔfL而变成fL+ΔfL ,则混频后的中频将变成 fI +ΔfL ， 此中频信号经中放后送给鉴频器, 鉴频器将产生相应的误差电压 ue , 经低通滤波后控制本振频率fL , 使其向相反方向变化，从而使混频后的中频也向相反方向变化，经过不断地循环反馈, 系统达到新的稳定状态, 实际中频与fI 的偏离值将远小于ΔfL, 从而实现了稳定中频的目的。 调频负反馈电路 设输入调频波的瞬时频率为 在环路锁定时，VCO产生的 则混频器输出 可见，中频信号的最大频偏由 减小到 在调频接收机中提高解调质量 结果压缩了中频信号的有效带宽，中频放大器的工作频带便可以适当减小，使进入中放并送至鉴频器输入端的噪声功率随之减小，所以提高了解调后的输出信噪比。从而改善解调质量, 这就是调频负反馈解调器系统。 由于调频负反馈电路压缩了中频频偏，所以调频负反馈系统减小了鉴频器输出解调信号动态范围，降低了整体的鉴频灵敏度。 是否采用该系统以及反馈量的大小应根据实际情况而决定。 优点： 缺点： 锁相环电路也是一种以消除频率误差为目的的反 馈控制电路，但它的基本原理是利用相位误差电压去 消除频率误差，所以当电路达到平衡状态之后，虽然 有剩余相位误差存在，但频率误差可以降低到零，从 而实现无频差的频率跟踪和相位跟踪。广泛应用于通 信、雷达、制导、导航、仪表和电机等方面。 工作原理 ：被控参量是相位。 鉴相器是一个相位比较器，检测出两个输入信号的相位误差，并输出相应的误差信号 ； 环路滤波器是一个低通滤波器，用来滤除误差信号中的高频分量及噪声，然后输出控制电压 ； 压控振荡器VCO在 控制下，使输出频率向输入信号的频率靠拢，直至两者的频率相同，则输出信号的相位保持某种特定的关系，达到相位锁定的目的。 若ωi (t )固定为ω i，而ωo (t )与 ωi 不相等； 如何利用相位误差信号实现无频差的频率跟踪？ 用旋转矢量进一步说明锁相环电路的频率跟踪原理 旋转矢量 和 分别表示鉴相器输入参考信号 和压控振荡器输出信号 ； 瞬时角速度和瞬时相位分别为 、 和 、 。 如ωo(t)＜ωi , 表示 比 旋转得慢一些，这时瞬时相位差Δ φ(ｔ) =［φ i (ｔ)－φ o (ｔ)］将随时间增大，这种情况称为失锁。 于是鉴相器将产生一个误差电压，该电压通过环路滤波器（低通滤波器）后，作为控制电压调整ＶＣＯ的振荡角频率，使其增大，从而使瞬时相位差减小。 经过不断地循环反馈, 矢量的旋转角速度逐渐加快,直到与 旋转角速度相同,实现ωo＝ωi ,这时瞬时相位差Δφ(t)为恒值，鉴相器输出恒定的误差电压。此误差电压通过环路滤波器后产生的控制电压使振荡器的振荡频率维持在ωi 上。这种情况称为锁定。 Δ φ（ｔ） U e (t) U c (t) ωo Δ φ (ｔ) ωo＝ωi （Δφ为恒值 误差电压恒定） 锁相环路的捕捉与跟踪 根据初始状态的不同，锁相环电路有两种不同的自动调节过程：一是跟踪过程，二是捕捉过程。 （1）环路的捕捉过程 若环路初始状态是失锁的，通过自身的调节，使VCO的振荡频率逐渐向输入信号频率靠近，达到一定程度后，环路进入锁定，这种由失锁进入锁定的过程称为捕捉过程。相应的能够由失锁进入锁定的最大输入固有频差称为环路捕捉带。 （2）跟踪过程 若环路初始状态是锁定的，当输入信号频率发生变化时，环路通过自身调节来维持锁定的过程称为跟踪过程。 跟踪范围同样是有限的，把能够保持跟踪的输入信号频率与VCO振荡频率最大频差范围称为同步带或跟踪带。 一般来说，环路捕捉带小于同步带。 锁相环路的基本特性 锁定后没有剩余频差； 锁定时，环路的输出信号频率与输入信号频率相等， 没有剩余频差，只有不大的固定的剩余相位相差。 有自动跟踪特性。 锁定时，输出信号频率能在一定范围内跟踪输入信号 频率。 有良好的窄带滤波特性。 由于环路滤波器的作