《理学锁相环》PPT课件.pptVIP

反馈控制系统 锁相环;反馈控制电路;;;自动 增益控制;三. 反馈控制电路的类型及特点; 自动频率控制电路(AFC)，又称自动频率微调电路，主要用于电子设备中稳定振荡器的振荡频率。它利用反馈控制量自动调节振荡器的振荡频率，使振荡器稳定在某一预期的标准频率附近. 反馈控制电路之所以能控制输出参量并使之稳定，其主要原因在于它能够利用反馈量与参考量之间的误差量实现对电路的控制，即利用存在的误差来减小误差。因此，在控制过程中，被控制量始终存在误差，反馈控制只是维持误差在一定范围，并无法完全消除误差。 ;1 . 组成框图;　　AFC电路是以消除频率误差为目的的反馈控制电路。由于其基本原理是利用频率误差电压去消除频率误差，所以当电路达到平衡状态之后，必然有剩余频率误差存在，即无法完全消除频差，这也是AFC电路无法克服的缺点。 　　锁相环路(PLL，Phase Lock Loop )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。而且锁相环还具有可以不用电感线圈、易于集成化、性能优越等许多优点，因此广泛应用于通信、雷达、制导、导航、仪表和电机等方面。;１ . 组成框图;2 . 工作原理;3 . 锁相环路PLL与自动频率控制AFC的区别; 2、举例说明：（一阶锁相环）???????? ; 2、举例说明：（一阶锁相环）???????? ;锁相环路的基本组成框图如图3.2所示。它由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成，其中，PD和LF构成反馈控制器，而VCO就是它的控制对象。;1.鉴相器的基本特性 如图 所示，鉴相器有两个输入信号：输入参考信号uR和压控振荡器的输出信号uV, 鉴相器将两输入信号的相位进行比较后，输出一误差信号ud, 若PD为线性鉴相器，输出误差电压ud可表示如下：;鉴相电路可以用一个直观简化的数学模型来表示：;3. 脉冲抽样保持鉴相器 (数字型);? 模拟乘法器鉴相器 （模拟型） 这种鉴相电路采用模拟乘法器作为相位比较电路核心器??。它把输入信号u R(t)与输出信号uv(t)的相位进行比较，产生与两信号的相位差对应的误差电压ud (t)，实现相位－电压的转换。; 为了分析方便，设压控振荡器的固有振荡角频率ωr为参考频率，则输入信号角频率ωR和压控振荡器的实际振荡频率ωV可分别表示为： ωR=ωr + dθR(t)/dt ?(1) ωV=ωr + dθv(t)/dt? (2) 式中θR(t)、θV(t)分别是输入信号和输出信号的瞬时相位。 由瞬时频率与瞬时相位的关系： ;则输入信号可表示为uR(t)=URmcos[ωrt+θR(t)]， 输出信号uv(t)=Uvmcos[ωrt+θV(t)+φv]， 其中φv为输出信号的初始相位，为分析方便设φv=90°。 ud=kmuR uv =Km URmcos[ωrt+θR(t)] Uvmcos[ωrt+θV(t)+90o] =(1/2)Km URmUvm{cos [2ωrt+θR(t)+θV(t)] +cos [θR(t) -θv(t)-90o]} =(1/2)Km URmUvm sin[θR(t) –θV(t)] (加低通滤波器滤掉高频分量) ud(t)=Kdsinθe(t)? 式中Kd=KmURmUvm/2为鉴相器的鉴相灵敏度，它由鉴相器的增益和输入输出信号的幅度决定，θe(t)=θR(t)–θV(t)为输入信号与输出信号的瞬时相位差。;由于鉴相特性呈正弦函数,在±90°之间θe(t)为单值对应关系。而实际上要求θe(t)的范围小于±30°，这时，sinθe(t)≈θe(t)，则鉴相特性近似为线性函数：?ud(t)=Kdθe(t) ;2．边沿控制的数字比相器;3．脉冲抽样保持鉴相器 (数字型鉴相器 ) 脉冲抽样保持鉴相器,电路工作时，首先要将参考标准频率fR和VCO的频率fV的电压都形成脉冲。频率为fR的脉冲用来控制一个开关电路，使电容Cch产生周期性的充、放电，形成锯齿波电压。图中的电源供给恒定的充电电流ICH，以改善锯齿波的线性。抽样脉冲由压控振荡信号形成.;由于fV=fR，显然，抽样脉冲周期TV与锯齿波电压的周期TR是相等的。; 抽样脉冲的作用是控制抽样开关，使它在脉冲存在时接通，因而记忆电容Cd上所获得的电压即等于这一瞬间的锯齿波电压VD。当抽样脉冲为零时，抽样开关断路，Cd上即保持原充电电压VD，如（c) 所示。如果VCO频率略有变化(亦即失步时)，即相当