第20讲 反馈控制电路.ppt
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1、第二十讲第二十讲 反馈控制电路反馈控制电路20.1 概述概述20.2 自动增益控制电路自动增益控制电路20.3 自动频率控制电路自动频率控制电路20.4 锁相环路锁相环路反馈控制反馈控制电路电路20.概述概述 放放大大电电路路、振振荡荡电电路路、调调制制电电路路和和解解调调电电路路可可以以组组成成一一个个完完整整的的通通信信系系统统或或其其它它电电子子系系统统,但但是是这这样样组组成成的的系系统统其其性性能能不不一一定定完完善善。如如,调调幅幅接接收收机机中中,天天线线上上感感生生的的有有用用信信号号的的强强度度往往往往由由于于电电波波传传播播衰衰落落等等原原因因有有较较大大的的起起伏伏变变化
2、化,导导致致放放大大器器输输出出信信号号时时强强时时弱弱;又又如如,在在通通信信系系统统中中,收收发发两两地地的的载载频频应应保保持持严严格格同同步步,使使输输出出中中频稳定频稳定,而要做到这一点也比较困难。而要做到这一点也比较困难。反馈控制反馈控制电路电路 所所以以,为为了了提提高高通通信信和和电电子子系系统统的的性性能能指指标标,或或者者实实现现某某些些特特定定的的要要求求,必必须须采采用用自自动动控控制制方方式式。由由此此,各各种种类类型型的的反反馈馈控控制制电电路路便便应应运运而而生生了。了。根根据据控控制制对对象象参参量量的的不不同同,反反馈馈控控制制电电路路可可分分为为以以下下三三
3、类类:自自动动增增益益控控制制(),自自动动频频率率控控制制()和和自自动动相相位位控控制制()。自自动动相相位位控控制制电电路路又又称称为为锁锁相相环环路路(),是应用最广的一种反馈控制电路。是应用最广的一种反馈控制电路。反馈控制反馈控制电路电路反馈控制电路的基本原理反馈控制电路的基本原理图20-1 反馈控制系统组成反馈控制反馈控制电路电路 比较器的作用是将外加参考信号()和比较器的作用是将外加参考信号()和反馈信号()进行比较反馈信号()进行比较,输出二者的差值即输出二者的差值即误差信号()误差信号(),然后经过控制信号发生器送然后经过控制信号发生器送出控制信号()出控制信号(),对可控器
4、件的某一特性进对可控器件的某一特性进行控制。行控制。对于可控器件对于可控器件,或者是其输入输出特性或者是其输入输出特性受控制信号()的控制(如可控增益放大器)受控制信号()的控制(如可控增益放大器),或者是在不加输入的情况下或者是在不加输入的情况下,本身输出信号的某本身输出信号的某一参量受控制信号()的控制(如压控振荡一参量受控制信号()的控制(如压控振荡器)。而反馈网络的作用是在输出信号(器)。而反馈网络的作用是在输出信号()中提取所需要进行比较的分量中提取所需要进行比较的分量,并送入比较器。并送入比较器。反馈控制反馈控制电路电路 根据输入比较信号参量的不同根据输入比较信号参量的不同,图中的
5、比较图中的比较器可以是电压比较器、器可以是电压比较器、频率比较器(鉴频器)或频率比较器(鉴频器)或相位比较器(鉴相器)三种相位比较器(鉴相器)三种,所以对应的()所以对应的()和()可以是电压、频率或相位参量。和()可以是电压、频率或相位参量。误差误差信号()和控制信号()一般是电压。信号()和控制信号()一般是电压。可控器件的可控制特性一般是增益或频率可控器件的可控制特性一般是增益或频率,所以所以输出信号()的量纲是电压、频率或相位。输出信号()的量纲是电压、频率或相位。反馈控制反馈控制电路电路 根根据据参参考考信信号号的的不不同同状状况况,反反馈馈控控制制电电路路的工作情况有两种:的工作情
6、况有两种:参参考考信信号号()不不变变,恒恒定定为为0。假假定定电电路路已已处处于于稳稳定定状状态态,输输入入信信号号()恒恒定定为为0,输输出出信信号号()恒恒定定为为0,误误差差信信号恒定为号恒定为0。现由于输入信号()或可控器件本身现由于输入信号()或可控器件本身的特性发生变化的特性发生变化,导致输出信号()发生导致输出信号()发生变化变化,产生一个增量产生一个增量,从而产生一个新的反从而产生一个新的反馈信号()馈信号(),经与恒定的参考信号经与恒定的参考信号0比较比较,必然使误差信号发生变化必然使误差信号发生变化,产生一个增量产生一个增量。反馈控制反馈控制电路电路 误误差差信信号号的的
7、变变化化将将使使可可控控器器件件的的特特性性发发生生变变化化,从从而而使使()变变化化的的方方向向与与原原来来变变化化的的方方向向相相反反,也也就就是是使使减减小小。经经过过不不断断地地循循环环反反馈馈,最最后后环环路路达达到到新新的的稳稳定定状状态态,输输出出()趋近于原稳定状态()趋近于原稳定状态0。由由此此可可见见,反反馈馈控控制制电电路路在在这这种种工工作作情情况况下下,可可以以使使输输出出信信号号y(t)稳稳定定在在一一个个预预先先规规定定的的参数上。参数上。反馈控制反馈控制电路电路 .参参考考信信号号()变变化化,由由于于()变变化化,无无论论输输入入信信号号()或或可可控控器器件
8、件本本身身特特性性有有无无变变化化,输输出出信信号号()一一般般均均要要发发生生变变化化。从从()中中提提取取所所需需分分量量并并经经反反馈馈后后与与()比比较较,如如果果二二者者变变化化规规律律不不一一致致或或不不满满足足预预先先设设置置的的规规律律,则则将将产产生生误误差差信信号号,使使()向向减减小小误误差差信信号号的的方方向向变变化化,最最后后使使()和和()的的变化趋于一致或满足预先设置的规律。变化趋于一致或满足预先设置的规律。由此可见由此可见,这种反馈控制电路可使输出信号这种反馈控制电路可使输出信号()跟踪参考信号()的变化。()跟踪参考信号()的变化。反馈控制反馈控制电路电路 在
9、在通通信信系系统统中中,由由于于受受发发射射功功率率大大小小、收收发发距距离离远远近近、电电波波传传播播衰衰落落等等各各种种因因素素的的影影响响,接接收收机机所所接接收收的的信信号号强强弱弱变变化化范范围围很很大大,信信号号最最强强时时与与最最弱弱时时可可相相差差几几十十分分贝贝。因因此此,必必须须采采用用自自动动增增益益控控制制电电路路,使使接接收收机机的的增增益益随随输输入信号强弱而变化。入信号强弱而变化。20.2 自动增益控制电路自动增益控制电路反馈控制反馈控制电路电路20.2.1 工作原理工作原理电路组成框图电路组成框图 自自动动增增益益控控制制电电路路是是一一种种在在输输入入信信号号
10、幅幅值值变变化化很很大大的的情情况况下下,通通过过调调节节可可控控增增益益放放大大器器的的增增益益,使使输输出出信信号号幅幅值值基基本本恒恒定定或或仅仅在在较较小小范围内变化的一种电路。范围内变化的一种电路。反馈控制反馈控制电路电路图20-2 AGC系统组成 设输入信号振幅为设输入信号振幅为Ux,输出信号振幅为输出信号振幅为Uy,可控增益放大器增益为可控增益放大器增益为g(uc),即其是控制即其是控制信号信号uc的函数的函数,则有:则有:Uy=Ag(uc)Ux反馈控制反馈控制电路电路 比较过程比较过程 在电路里,比较参量是信号电平,所以采用电压比较器。反馈网络由电平检测器、低通滤波器和直流放大
11、器组成。反馈网络检测出输出信号振幅电平(平均电平或峰值电平),滤去不需要的较高频率分量,然后进行适当放大后与恒定的参考电平UR比较,产生一个误差信号。控制信号发生器在这里可看作是一个比例环节,增益为1。若Ux减小而使Uy减小时,环路产生的控制信号uc将使增益g增大,从而使Uy趋于增大。若Ux增大而使Uy增大时,环路产生的控制信号uc将使增益g减小,从而使Uy趋于减小。无论何种情况,通过环路不断地循环反馈,都应该使输出信号振幅Uy保持基本不变或仅在较小范围内变化。反馈控制反馈控制电路电路反馈控制反馈控制电路电路 滤波器的作用滤波器的作用 环环路路中中的的低低通通滤滤波波器器是是非非常常重重要要的
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