通信电路原理_第12章

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1、第十二章第十二章 反馈控制电路反馈控制电路12-1 12-1 概述概述2212-2 12-2 自动增益控制（自动增益控制（AGCAGC）1112-3 12-3 自动频率控制（自动频率控制（AFCAFC）2212-4 12-4 锁相环路的基本组成及数学模型锁相环路的基本组成及数学模型2212-5 12-5 锁相环路的基本分析锁相环路的基本分析3312-6 12-6 锁相环路的应用锁相环路的应用11重点：重点： 各种控制电路的作用、组成框图、实际各种控制电路的作用、组成框图、实际 应用、实际电路。掌握应用、实际电路。掌握AGCAGC电路中对放大电路中对放大 器增益的控制方法，器增益的控制方法，AF

2、CAFC的组成框图，的组成框图， PLL(PLL(APCAPC) ) 的组成框图及各种应用。的组成框图及各种应用。难点：难点：AGCAGC、APCAPC中控制信号的变化方向与中控制信号的变化方向与被控电路的相互关系。被控电路的相互关系。12-1 12-1 概述概述22 闭环闭环( (自动自动) )控制系统控制系统：反馈控制：反馈控制将受控物理量自动调整到预定值。将受控物理量自动调整到预定值。开环开环( (自动自动) )控制系统控制系统：前向控制：前向控制程控程控( (数控数控) )，智能化控制等。，智能化控制等。如：开、管机，自动录放，程序工作等。如：开、管机，自动录放，程序工作等。一、一、

3、常用的反馈控制方式常用的反馈控制方式 1 1自动增益控制自动增益控制 AGC (AVC)AGC (AVC)反馈控制量为增益反馈控制量为增益( (或电平或电平), ), 以控制放大器以控制放大器 系统中某级系统中某级( (或几级或几级) )的增益大小。的增益大小。 2 2自动频率控制自动频率控制 AFCAFC反馈控制量为频率反馈控制量为频率 , ,以稳定频率。以稳定频率。 3 3自动相位控制自动相位控制 APC (PLL)APC (PLL)反馈控制量为相位反馈控制量为相位PLLPLL可实现调频、鉴频、混频、解调、频率可实现调频、鉴频、混频、解调、频率合成等。合成等。二、自动控制系统的模式(图12

4、-1 p361)三、分析方法三、分析方法反馈控制电路均含有非线性电路。反馈控制电路均含有非线性电路。如：如：AGC: AGC: 检波电路检波电路AFC: AFC: 鉴频、混频电路鉴频、混频电路APC(PLL): APC(PLL): 鉴相器、混频器鉴相器、混频器故采用非线性电路分析方法，在一定故采用非线性电路分析方法，在一定条件下可近似为线性。条件下可近似为线性。12-2 12-2 自动增益控制（自动增益控制（AGCAGC）11一、一、 AGCAGC目的与要求目的与要求 1. 1.目的：目的：接收信号几接收信号几vv 几几mvmv变化变化, , 即信号强弱比为即信号强弱比为10103 31010

5、4 4。变化原因变化原因：距离不同、电台发射功率不同；距离不同、电台发射功率不同；移动电台、短波信号衰落，强弱变化相对缓慢。移动电台、短波信号衰落，强弱变化相对缓慢。因信号强弱变化大，若放大器因信号强弱变化大，若放大器增益增益固定，则造成：固定，则造成：(1)(1)使后级放大器偏离线性区使后级放大器偏离线性区, , 信号失真；信号失真；如：电视信号的同步头被压缩或消去如：电视信号的同步头被压缩或消去, ,使同步失控。使同步失控。 严重时严重时, , 产生大信号阻塞产生大信号阻塞( (进入截止、饱和区进入截止、饱和区) )；(2)(2)增加混频组合频率干扰和非线性；增加混频组合频率干扰和非线性；

6、2. 2.对对AGCAGC电路的具体要求电路的具体要求(1)(1)增益控制范围大；增益控制范围大；如：电视如：电视AGCAGC：2060dB2060dB。(2)(2)保持系统良好的信噪比特性；保持系统良好的信噪比特性；(3)(3)控制灵敏度高；控制灵敏度高；如：电视如：电视AGCAGC：-3dB-3dB以内。以内。(4)(4)控制增益变化时，幅频、群时延特性不控制增益变化时，幅频、群时延特性不 变变, ,以减小信号失真；以减小信号失真；(5)(5)控制特性受温度影响小。控制特性受温度影响小。二、带有二、带有AGCAGC电路的调幅接收机系统框图电路的调幅接收机系统框图( (图图12-2 p362

7、12-2 p362) )注意：注意：1. 1.延迟式延迟式AGCAGC控制控制( (先中放，后高放先中放，后高放); );2. 2.对于对于FMFM接收机接收机：(1)(1)鉴频前的限幅，要求中放增益高，以提供足够的驱动电压，鉴频前的限幅，要求中放增益高，以提供足够的驱动电压， 故故AGCAGC一般只控制高放；一般只控制高放；(2)(2)鉴频器的输出信号幅度仅与已调信号的频偏有关，而与输鉴频器的输出信号幅度仅与已调信号的频偏有关，而与输 入信号幅度无关，故入信号幅度无关，故AGCAGC电压一般取自中放的一部分信号。电压一般取自中放的一部分信号。三、三、 控制放大器增益的方法控制放大器增益的方法

8、1 1 放大管电流控制法放大管电流控制法( (图图12-3 p36312-3 p363) )演示演示正向正向AGCAGC: (QR: (QR段）增益段）增益G G随随I Ic c反比变化反比变化即：即： I Ic c ，G G : : I Ic c ，G G 专用正向专用正向AGCAGC管，曲线较陡，即管，曲线较陡，即I Ic c 时时G G 较快较快( (控制控制灵敏度高灵敏度高) )。 I Ic c大大, , 功率损耗大功率损耗大反向反向AGCAGC：(OP(OP段）段） 增益增益G G随随I Ic c正比变化正比变化即：即： I Ic c , , G G I Ic c ，G G 优点：优

9、点： I Ic c小，节省功率。小，节省功率。缺点：缺点：信号过小时，信号过小时，I Ic c过快，放大过快，放大器进入非线性区。器进入非线性区。例：(图12-4 p364)图图(a)(a)为反向为反向AGCAGC控制，控制，V VAGCAGC为为负电压负电压控制过程：输出控制过程：输出V VAGCAGC负向负向i ib b( (i ic c)G G 图图(b)(b)为正向为正向AGCAGC控制，控制，V VAGCAGC为为正电压正电压控制过程：输出控制过程：输出V VAGCAGC正向正向i ib b( (i ic c)G G 2 2 放大管集电极电压控制法放大管集电极电压控制法 ( (图图1

10、2-5 p364)12-5 p364)R较大时, ic时Vcc经R后Vcc下降较快,VAGC正向ib (Vbe)icVce,VccG3 3 放大管负载控制法放大管负载控制法通过通过V VAGCAGC控制负载变化来改变增益。控制负载变化来改变增益。( (图图12-6 p365)12-6 p365) 4 4 差动电路增益控制法差动电路增益控制法采用分流方采用分流方式控制增益式控制增益 ( (图图12-7 p36512-7 p365) )5 5双栅场双栅场MOSMOS效应管增益控制效应管增益控制( (图图12-8 p36512-8 p365) ) 四、四、 AGCAGC电路举例电路举例1. 1. 广

11、播接收机中的广播接收机中的AGCAGC电路电路( (图图12-9 p36612-9 p366) ) 2.AGC2.AGC方式高线性调幅方式高线性调幅( (图图12-10 p36712-10 p367) )3.AGC3.AGC方式高线性功放方式高线性功放( (图图12-11 p36712-11 p367) ) 12-3 12-3 自动频率控制（自动频率控制（AFCAFC）22使振荡器频率自动锁定到预定的频率上。 一、 AFC原理框图(图12-12 p368)1. 1. 鉴频器鉴频器( (比较器比较器) )f f0 0(VCO(VCO输出输出) , ) , f fs s( (标准频率标准频率) )

12、f f0 0= = f fs s ：比较器无输出：比较器无输出f f0 0 f fs s：有正比于：有正比于 f fo o- -f fs s的输出的输出, ,经经LPFLPF输出输出v vc c去控制去控制VCOVCO，当当| | f f0 0- - f fs s| |减少到减少到f f 时时, ,自动微调过程停止自动微调过程停止, , 输出频率输出频率 稳定在稳定在f fs s f f 2. LPF2. LPF按系统要求按系统要求, , 从鉴频器输出的误差信号中滤出控制从鉴频器输出的误差信号中滤出控制 信号信号v vc c3. 3. 受控元件受控元件 可变电抗元件。可变电抗元件。 4. 4.

13、受控振荡器受控振荡器 VCOVCO 5. 5. 闭环系统满足负反馈闭环系统满足负反馈 ( (图图12-13 p36812-13 p368) )5. 5. 闭环系统满足负反馈闭环系统满足负反馈 ( (图图12-13 p36812-13 p368) )右图：振荡器控制特性曲线右图：振荡器控制特性曲线A: A: 理想，无频差；理想，无频差； B: B: 实际，有固有频差实际，有固有频差f f ；C: C: f fp p捕捉带宽捕捉带宽; D: ; D: f fHH同步带宽同步带宽( (临界情况临界情况) )。二、二、 AFCAFC系统应用框图举例系统应用框图举例1. 1.调幅接收机调幅接收机AFCA

14、FC系统系统( (图图12-14 p36912-14 p369) )2. 2. 彩电接收机彩电接收机AFCAFC系统系统( (图图12-15 p36912-15 p369) ) 12-4 12-4 锁相环路的基本组成及数学模型锁相环路的基本组成及数学模型22APCAPC的主要发展和应用：的主要发展和应用：PLLPLL技术技术 一、一、 锁相环路的基本组成锁相环路的基本组成( (图图12-16 p37012-16 p370) )AFC: AFC: 频率有差系统频率有差系统。稳定点。稳定点MM处，存在处，存在固有频差固有频差 ( (其大小由系统性能决定其大小由系统性能决定) )。 PLL: PLL

15、: 频率无差系统频率无差系统。稳定点。稳定点MM处，存在处，存在固有相差固有相差 ( (其大小由系统性能决定其大小由系统性能决定) )。二、二、 鉴相器数学模型鉴相器数学模型( (图图12-17 p37112-17 p371) )由正交乘积由正交乘积 型鉴相器型鉴相器 P322 (10-28)P322 (10-28)三、三、 环路滤波器环路滤波器一般为一般为LPFLPF：抑制各种组合频率、干扰、噪声。：抑制各种组合频率、干扰、噪声。( (表表12-1 p37112-1 p371) )均为均为LPFLPF传输函数通式： 环路滤波器的数学模型(图12-18 p372)四、四、 压控振荡器压控振荡器( (受控调频振荡器）受控调频振荡器） 压控振荡器数学 模型(图12-19 p372) 五、五、 锁相环路的数学模型锁相环路的数学模型( (图图12-20 p37312-20 p373) ) PLLPLL环路方程分析：环路方程分析：晶体为电感元件晶体为电感元件讨论：讨论： 12-5 12-5 锁