电子线路非线性部分(第四版)谢嘉奎第6章反馈控制电路.ppt

第 6 章　反馈控制电路 6.1　反馈控制电路概述 6.1.1　自动电平控制电路 一、工作原理 二、应用 1．自动增益控制电路(AGC) 6.1.2　自动频率控制电路 　　一、工作原理 6.1.3　自动相位控制电路(锁相环路) 6.2　锁相环路性能分析 6.2.1　基本环路方程 一、鉴相器 二、压控振荡器(VCO) 三、环路低通滤波器 四、基本环路方程 6.2.2　捕捉过程的定性讨论 6.2.3　跟踪特性 一、瞬态响应及稳态相位误差 二、正弦稳态响应 6.3　集成锁相环及其应用 6.3.1　集成锁相环路 二、L562 内部电路 6.3.2　锁相环在解调和锁相接收机中的应用 　　一、锁相解调电路 　 二、锁相接收机 6.3.3　锁相环在频率合成器中的应用 一、概述 二、锁相倍频和锁相混频电路 三、锁相频率合成器 　　解调电压的复振幅 　　用 L562 组成的调频波锁相解调电路 　　2．振幅调制信号的同步检波 　　锁相环路恢复载波信号，VCO 输出电压与载波电压之间有 ?/2 的固定相移，经移相 ?/2 后送入同步检波器。同步检波可以避免一般包络检波器检波弱信号时门限电平高，检波效率低与失真大等问题。 　　输入信号角频率为 ?I + ?d ，?d 是多卜勒频移。 　　环路锁定时：?I = ?r ，保证中频角频率不变。 　　频率合成技术是利用一个或多个高稳定晶体振荡器产生出一系列等间隔的频率信号的一种技术，这些离散频率的准确度和稳定度与晶体振荡器相同。 　　3．有源比例积分滤波器 图 6–2–3　环路低通滤波器 (c)无源比例积分滤波器 　　传递函数 　　集成运放满足理想化条件时 式中，?1 = R1C ，?2 = R2C 　　以微分算子 p 替换 s ，得微分方程 　　vc(t) = AF(p)vd(t) 　　电路模型 　　基本回路方程 或 p?e(t) + AdAoAF(p)sin?e(t) = p?i(t) 　　瞬时角频差 ??e(t) 　　控制角频差 ??o(t) 　　固有角频差 ??i(t) 　　根据回路方程，回路闭合后的任何时刻 ??e(t) + ??o(t) = ??i(t) 　　若输入固有角频差　??i(t) = ??i 　　环路锁定时 　　即 ?i = ?o，?e(t) 为固定值，以 ?e? 表示，称为稳态相位误差。 　　据回路方程有 AdAoAF(0)sin?e? = ??i 式中， AF(0) 为低通滤波器的直流增益。 所以 式中，A?0 = AdAoAF(0) 为环路直流总增益。 　　??i A?0，无解，环路失锁。 　　环路能锁定的最大输入固有频差 ??I ，称为同步带以 ??L 表示 ??L = ? A?0 　　在 VCO 的最大频率控制范围内，若增大同步带，必须提高直流总增益。 　　捕捉过程就是环路从失锁状态进入锁定状态的过程。 　　无信号输入时，VCO 振荡角频率为 ?r。 　　加入输入信号，固有角频差 ??i = ?i - ?r。 　　瞬时相差， 　　鉴相器输出电压，vd(t) = Adsin ??it 　　如果 ??I 很大，vd(t) 被低通滤波器衰减，环路失锁。 　　如果 ??I 很小，vd(t) 通过低通滤波器，环路锁定。 　　若 ??I 处于两者之间，分两种情况讨论。 　　1．??I 较大，超过环路滤波器的通频带 　　vd(t) 虽然受到较大衰减，但仍可以使 VCO 振荡频率摆到 ?i ，环路很快锁定。称为快捕过程。 　　快捕带：能够锁定的最大 |??i| ，以 ??c 表示 ??c ? AdAoAF(??c) 　　2．??I 比第一种情况大 　　vd(t) 受到很大衰减，不能使 VCO 振荡频率摆到 ?I 。捕捉过程如下： 　　?o ?r ，?i - ?o 减小，?e(t) 随时间增长变慢。 　　?o ?r ，?i - ?o 增大，?e(t) 随时间增长变快。 　　vd(t) 变为不对称波形，经低通滤波器输出直流电压 VD ，使 ?o 的平均值由 ?r 上升为 ?r(av) ，?r 上升，?e(t) 随时间增长变的更慢，不对称加大，VD 上升，?o 进一步靠近 ?r ，当 ?o 摆动到 ?I ，并符合正确的相位关系，环路锁定。 　　?o 的平均值逐渐靠近 ?I 的过程称为频率牵引。 　　Ad 和 Ao 的数值越大，捕捉带越大，环路滤波器通频带越宽，捕捉带越大。 　　环路在锁定状态下，由于某种原因使环路偏离锁定，通过自身调节重新维持锁定的过程称为跟踪过程。 　　跟踪过程中 ?e 很小，环路近似为线性系统。 　　vd(t) = Adsin?e(t) ? Ad?e(t