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CH8 反馈控制电路PPT课件

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反馈控制电路精品PPT课件

反馈控制电路精品PPT课件
误差， • 要从卫星信号中提取载波用于解调导航电文， • 要跟随电波传播衰落造成的接收信号强度起伏变
化， • 都要用到反馈控制电路。
• 反馈控制电路为闭合环路，由比较器、控制信号 发生器、可控器件和反馈网络四部分构成，如图7-2 所示。
• 比较器将外加的参考信号r(t)与反馈信号f(t)进行比 较，输出二者的误差信号e(t)，再经过控制信号发生 器产生控制信号c(t)，对可控器件进行控制，使输出 信号y(t)向误差信号减小的方向变化。
• 经多次循环调整后，输出信号y(t)到达稳定值，误 差信号也不再减小，为一较小的固定值。
图7-2 反馈控制电路组成
• 可控器件的可控制量一般是增益、频率或相位。
• 对应的反馈控制系统分为自动增益控制（AGC）, 自动频率控制（AFC）和自动相位控制（APC）。
• 其中自动相位控制电路通常称为锁相环路（PLL）, 是应用最广的一种反馈控制电路。
• 7.1 从全球定位系统信号跟踪接收谈起 • 为了提高通信和电子系统的性能指标，在发送和
接收设备中广泛采用具有自动调节作用的控制电路。
• 在具有自动调节作用的控制电路中，反馈控制电 路是最经典，使用最多的电路结构。
• 许多运输和通信设备中安装的全球定位系统（GPS） 接收机，为了实现精确定位，就用了多种反馈控制 电路来跟踪和获取所需定位信息。
• 一般选R2C3＝（5～10）／Ωmin。
• 第7章 反馈控制电路 • 本章重点 • 反馈控制电路的组成和自动调节原理； • 自动增益控制电路、自动频率控制电路、锁相
环路的电路组成； • 锁相环路的锁定状态和锁定状态下的剩余相差； • 锁相环路的应用。
• 7.1 从全球定位系统信号跟踪接收谈起 • 7.2 自动增益控制电路 • 7.3 自动频率控制电路 • 7.4 锁相环路 • 7.5 实训

《反馈控制原理》课件

《反馈控制原理》课件

系统复杂性与可维护性
总结词
随着反馈控制系统变得越来越复杂，系统的可维护性和可靠性成为亟待解决的问题。
详细描述
随着系统规模的扩大和组件的增多，反馈控制系统的复杂性也随之增加，这给系统的维护和故障排查 带来了挑战。为了提高系统的可靠性和稳定性，需要加强系统的可维护性和故障预防措施，同时优化 系统架构和组件之间的交互方式。
STEP 02
STEP 01
稳定性的分类
稳定性的定义
如果一个系统受到扰动后 能够回到原来的平衡状态 ，则称该系统是稳定的。
STEP 03
稳定性判据
常用的稳定性判据有劳斯 判据、赫尔维茨判据和奈 奎斯特判据等。
根据系统响应的不同，稳 定性可以分为线性稳定性 和非线性稳定性。
动态响应分析
动态响应的定义
系统在输入信号的作用下，从初始状态变化到最终状 态的过程称为动态响应。
动态响应的分类
根据系统响应的快慢，动态响应可以分为瞬态响应和 稳态响应。
动态响应的性能指标
常用的性能指标有超调量、调节时间和稳态误差等。
误差分析
01
02
03
误差的定义
实际输出与期望输出之间 的差值称为误差。
误差的分类
根据误差的性质，误差可 以分为随机误差和系统误 差。
反馈控制概念
反馈控制原理的核心在于通过不断获取系统的状态信息，与期望状态进行比较，并采取 相应的调整措施，以实现系统的稳定和性能优化。
反馈控制的重要性
提高系统稳定性
通过反馈控制，系统能够 及时发现并纠正偏差，提 高系统的稳定性和可靠性 。
优化系统性能
通过反馈控制，系统能够 不断调整自身状态，以适 应外部环境变化，提高系 统性能和效率。

模电课件CH8

模电课件CH8

1 F
Ch8 Negative Feedback Amplifiers
8.1 Basic Description of Negative Feedback loop gain
X X
Loop-gain
AF
f d
• If the loop-gain is positive, the feedback is said to be negative. If the gain around the loop is negative, the amplifier is said to be positive feedback. －A and F are positive real constants， A F 2n — negative feedback
Ch8 Negative Feedback Amplifiers
8.2 The Four Types of Feedback The four types of feedback
Name
Input Variable
Output Variable
Error Variable
A
F
Series-Voltage (Series-Shunt)
AVF

VO Vi

VO Vf
1
R2 R1
Ch8 Negative Feedback Amplifiers
8.2 The Four Types of Feedback Series-Voltage Feedback Amplifiers
Note that the voltage gain and the output resistance are decreased by the feedback. The input resistance is increased by the feedback. These are properties of the series-shunt topology.

《反馈控制电路》课件

《反馈控制电路》课件

5. 实际搭建电路，测试性 能。
4. 仿真验证，调整参数。
3. 设计控制电路，确定反 馈环路。
01
03 02
实现方法与技巧
实现方法
模拟电路、数字电路、单片机控 制等。
模拟电路
简单、快速，适用于对精度要求不 高的场合。
数字电路
精度高、稳定性好，但实现复杂。
实现方法与技巧
• 单片机控制：集成度高、功能强大、易于编程。
THANKS
通过反馈控制，系统能够快速响应外部干 扰和变化，减小输出信号的误差，提高系 统的响应速度和准确性。
反馈控制电路是实现自动控制的关键技术 之一，广泛应用于各种工业自动化设备和 系统中。
反馈控制电路的应用领域
工业自动化
航空航天
反馈控制电路广泛应用于工业自动化 系统中，如电机控制、温度控制、压 力控制等。
《反馈控制电路》PPT课件
目录
• 反馈控制电路概述 • 反馈控制电路的组成与类型 • 反馈控制电路的设计与实现
目录
• 反馈控制电路的性能优化 • 反馈控制电路的发展趋势与展望
01
反馈控制电路概述
定义与工作原理
定义
反馈控制电路是一种通过检测输出信号并反馈到输入端，与原始输入信号进行 比较，根据比较结果调整输入信号，以实现电路性能优化的控制系统。
执行器
接收控制信号，驱动被控对象改变其状 态。
受控对象
被控制的对象或过程。
类型划分
负反馈控制电路
通过降低输出信号的幅度来减小误差， 提高控制精度。
比例控制电路
控制器输出的控制信号与输入的误差信 号成比例关系。
正反馈控制电路
通过增加输出信号的幅度来扩大误差， 可能导致系统失稳。

电子学ch8教案.ppt

电子学ch8教案.ppt

ID IDSS (1
VS VG VGS V V V ID S G GS RS RS
VGS 2 ) VP
VDS VDD ID R D ISR S VDD ID (R D R S )
節目錄
5. 各種偏壓方式穩定度之比較
節目錄
(1) 固定偏壓方式之直流負載線是垂直線，斜
節目錄
2. P通道空乏型MOSFET的結構與符號
(1) 結構：N型基體為製造MOSFET元件的基礎層 ，整個元件是製作在一塊基體上的。 (2) 符號 N型基體：箭頭朝外。 P型通道：源極的箭頭朝內。 其符號是模仿PNP。
節目錄
3. N通道空乏型MOSFET之基本動作原理
(1) VGS 0 ，適當的加入 VDS電壓，則產生 有效的電流（此與JFET相同）。 (2) VGS < 0，通道感應正電荷，並減少通 道多數載子，使得汲極電流減少（空 乏模式）。 (3) VGS 0，通道感應負電荷，並增加通 道的載子，使得汲極電流增加（增強 模式）。
節目錄
(2) P通道增強型 MOSFET
直流工作點與N通道相反。 臨界電壓 Vth 為負值。 當 Vth < 0 且 VGS < Vth 時，才能感應通道。
節目錄
7. 互補式MOSFET
節目錄
(1) 互補式金氧半場效電晶體（CMOS）是將Ｐ
型金氧半（PMOS）和N型金氧半（NMOS）
節目錄
節目錄
2. P 通道空乏型MOSFET的 VGS - I D 轉換特性曲線 及汲極特性曲線
(1) P通道空乏型MOSFET與N通道空乏型MOSFET的工
作原理相似，只是其電壓、電流方向相反而已。 (2) 應特別注意空乏模式與增強模式之操作和N通道空 乏型有何不同之處。

第八章 反馈控制电路优品ppt

第八章 反馈控制电路优品ppt

二、反馈控制系统的基本原理：
1、反馈控制系统的方框图：
2、控制过程：
1）设r（t）＝r0，当S(t)或可控设备特性变化：
Y t f t e tr0 f t Y t Y 0
S(t)＝S0 可控设备特性无变化，
r t r 0 , 设 r t Y t f t e t Y t Y 0
AFC应用—调频发射机
1、反馈控制系统的方框图： 鉴相器的电路模型： 作用：是相位比较装置，用来比较参考信号与压控振荡器输出信号的相位，产生对应于这两个信号相位差的误差电压。 振荡器上，迫使压控振荡器的振荡频率fo与fr接近， 锁相倍频电路、锁相分频电路、锁相混频电路、频率合成器 调幅接收机中的AFC系统 当输入信号较大时,AGC将起作用。 一、加反馈控制系统的必要性（意义） 当fo≠fr时，鉴频器即有误差电压输 4 锁相环路的基本原理 总之，由于反馈控制作用，较大的参考信号变化和输出信号变化，只引起小的误差信号变化。 误差检测，控制信号的产生和校正全部自动完成。 分析：中频信号电压经检波后，除得到所需音频信号之外，还得到一个平均直流分量。
中频的频率误差减小，直至达到要求。
经滤波器后的误差电压加到调频振荡器上，调节其振荡频率使之中
心频率稳定。
§8.4 锁相环路的基本原理
组成框图：
AGC电路是接收机的重要辅助电路之一，它使接收机的输出信号在输入信号变化时能基本稳定，故得到广泛的应用。 误差电压uD(t) ； 当fo≠fr时，鉴频器即有误差电压输 1）设r（t）＝r0，当S(t)或可控设备特性变化： 环路通过自身的调节来维持锁定的，称为跟踪过程。 锁相环路是利用相位的调节，以消除频率误差的自动控制系统，它由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器等组成。 环路方程：非线性微分方程

电路课件-ch8

(1)振幅(幅值 、最大值)Im
正弦量的振荡幅度
i
T
Im 正弦波
T/2
峰-峰值：
imax- imin=2Im
0
π 2π
ωt
(2)角频率(角速度)ω
t+i称为相位(角)
相位角变化的速度，反映正弦量变化快慢。
2πf 2πT
2019/10/11 2019/10/11
单位： rad/s ，弧度/秒
4
i
o
0
t ωt
u i
1 2
j12
jui>0
5 π
4(1) i1(t)1c0o1s0 π (t0 3π4)
i2(t)1c0o1s0 π (t0 π2)
2019/10/11
18
2019/10/11
18
3. 同频正弦量的相位差
特殊相位关系
j ＝ 0， 同相
j = (180o ) ，反相
设 u(t)=Umcos( t+u), i(t)=Imcos( t+i)
相位差 ：j ui = ( t+u)- ( t+i)= u-i
u, i u
i
j12
规定： |j | (180°)
o
u i
i 0
1 2
与计时零ω点t无关
t
j12
(1) i1(t)1c0o1s0 π (t0 3π4)
2019/10/11
21
2019/10/11
21
4. 周0 T 期c量o 的2(有 s效t值I) dt T 10 T0 T 1I m 2cco o2 22 ((s stt ))d d tt
1T 1
tT 20 2

组成原理chp8课件


17


中断系统的功能包括： (1)实现主机和外设的并行工作； (2)处理故障； (3)实现多道程序和分时操作； (4)实时控制； (5)实现人机联系； (6)实现多机通信。 中断源：能够向CPU发出中断请求的事件,常见中断源有： 输入、输出设备中断。如键盘、打印机等工作过程中已做 好接收或发送准备。 数据通道中断。如磁盘、磁带等要同主机进行数据交换等。 实时时钟中断。 故障中断。例如电源掉电、设备故障等要求CPU进行紧急 处理等。 系统中断。如运算过程出现溢出、数据格式非法，数据传 送过程出现校验错，控制器遇到非法指令等等。 为了调试程序而设置的中断。 18
2
输入/输出设备同CPU交换数据的过程： 输入过程： (1)CPU把一个地址值放在地址总线上，这一步将选择 某一输入设备； (2)CPU等候输入设备的数据成为有效； (3)CPU从数据总线读入数据，并放在一个相应的寄存 器中。 输出过程： (1)CPU把一个地址值放在地址总线上，选择输出设备； (2)CPU把数据放在数据总线上； (3)输出设备认为数据有效，从而把数据取走。 问题的关键在于：究竟什么时候数据才成为有效? 由 于输入/输出设备本身的速度差异很大，因此，对于不同速 度的外围设备，需要有不同的定时方式，总的说来，CPU与 外围设备之间的定时，有以下三种情况。
9
3、直接内存访问(DMA)方式 用中断方式交换数据时，每处理一次I/O交换， 约需几十微秒到几百微秒。对于一些高速的外围设备， 以及成组交换数据的情况，仍然显得速度太慢。直接 内存访问(DMA)方式是一种完全由硬件执行I/O交换的 工作方式。 这种方式既考虑到中断响应，同时又要节约中断 开销。此时，DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制， 数据交换不经过CPU，而直接在内存和外围设备之间 进行，以高速传送数据。主要优点是数据传送速度很 高，传送速率仅受到内存访问时间的限制。与中断方 式相比，需要更多的硬件。 DMA方式适用于内存和高速外围设备之间大批数 据交换的场合。

模电“电子技术基础”康华光-ch8_power amp 22页PPT文档


1 (VCCVomVom2)
RL
4
PT1 = PT2
PT 2PT1
问：Vom=？ PT1最大, PT1max=？
用PT1对Vom求导得出：PT1max发生在
Vom=2VCC/=0. 64VCC处
将Vom=0.64VCC代入PT1表达式得：
PT 1maVx2CRC 2L0.2V2C RLC 2 0.2PoM
用方法原则上与集成运放相同，注意极限参数 （功耗、最大允许电源电压等）
一般加有足够大的散热器
8.3.4 BTL互补功放
负载上获得的信号电压要增加一倍。 BTL放大电路输出功率较大，负载可以不接地。
8.3.5 双通道功放
用于立体声音响设备，一般有专门的 集成功放产品。
它有一个左声道功放和一个右声道功 放，两功放技术指标相同。需要在专门的 立体声音源下才能显现出立体声效果。
参数计算：与乙类功放同
8.3其它类型互补功率放大电路
8.3.1 单电源互补功放 8.3.2 采用复合管的互补功放 8.3.3 集成功放 8.3.4 BTL互补功放 8.3.5 双通道功放
8.3.1 单电源互补功放
OTL（Output transformerless) 单电源
静态:Vk=VCC /2 电容器Co选择：
2．效率要高
Po大，电路的能量损耗也大 3．非线性失真要小
大信号工作状态，与Po、 是一对矛盾 4．功放管散热和保护问题
(ref: 5.5 功率器件_Page 212 )
二、功放电路分类 Classes of Power Amplifiers
根据静态偏置或输出功放管导通角的不同， 功放电路可分为四种: 甲类 (class-A) 乙类 (class-B) 甲乙类(class-AB) 丙类 (class-C) (ref: P493_Class C Operation)

ch8反馈详解


I out
RF
VF
I out
Feedback
Network
图8.7 电流－电压放大器
该负反馈放大器具有高的输出阻抗和高的输入阻抗，它 通常作为跨导放大器，跨导放大器传输特性用其跨导 Gm 来 表征。
反馈回路将电流转化为电压，反馈函数为跨阻 RF ，且 有 RF VF / Iout ，单位为 。类似于电压－电压放器 ， 电流－电压（电流串联）负反馈放大器的闭环跨导，闭环 输入，输出电阻分别为：
图8.2四种类型放大器
讨论：1，我们常见的放大器，根据其输入输出特性， 大致可归于四类放大器中的一种，但任何一个放大器电 路都不是某种类型的理想结构。 2,负反馈可以使放大器的输入输出阻抗得到大幅 度的改变，因此要获得接近理想的某类型放大器，负反 馈是有效的措施。 8.1.3 Sense and Return Mechanics 输出电压与输出电流的检测： 最常见的检测电压和电流的电路如图8.3所示。
Vin
VF
Vout
R2
I out
R1
VF
(b)
R1
(a)
图8.3 输出电压与输出电流检测电路
其中 ( a ) 为电压检测电路， (b )为电流检测电路。 检测信号的返回： 检测信号返回的方式分串联（电压）反馈方式和并联（电 ( a ) , (b) 为串联（电压） 流）反馈方式，如图8.4所示。其中， ( d ) 为并联（电流）反馈方式。 (c ) ， 反馈方式， 讨论: (1) 信号的检测与返回一定要有正确的相位关系才 能形成负反馈。例如,图8.4中反馈电压 VF 必须馈至差分放大
Gm,closed
Gm 1 Gm RF
Rin,closed Rin,open (1 Gm RF )
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(8―11)
两信号之间的瞬时相差为
c (t) (rt r ) (0t 0(t)) (r 0 )t r 0(t)（8―12）
由频率和相位之间的关系可得两信号之间的瞬时频差为
de (t)
dt
r
0
d0 (t )
dt
(8―13)
y y0 kcuc
© SOME 2006
13
二、
对于AFC电路,其主要的性能指标是暂态和 稳态响应以及跟踪特性。
1．
由图8―7可得AFC电路的闭环传递函数
T (s) y (s) kbkcH (s) r (s) 1 kbkcH (s)
(8―6)
由此可得到输出信号角频率的拉氏变换
y
(s)
16
fI＝ f|s－f0|
中 心 率频fI
fs
混频ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中放 fI
鉴频
低放
f0 本振 (压 控 振 )
低通 滤波器
图8―8 调频通信机的AFC系统方框图
© SOME 2006
17
自 中 放 来 限幅 放大
移相 网络
u2
uo
u1
图8―9 AFT原理方框图
© SOME 2006
18
7.3
7.3.1
锁相环是一个相位负反馈控制系统。它 由鉴相器(Phase Detector,缩写为PD)、环路滤波 器(Loop Filter,缩写为LF)和电压控制振荡器 (Voltage Controlled Oscillator,缩写为VCO)三个 基本部件组成,如图8―10所示。
高频电子线路
Chapter 7 反馈控制电路
第7章 反馈控制电路
7.1 自动增益控制电路 7.2 自动频率控制电路 7.3 锁相环的基本原理 7.4 频率合成器
© SOME 2006
2
7.1
参考信号 ur(t)
反馈 信号 uf(t)
比较器
误差信号 ue(t)
控制信号 发生器
输入信号
ui(t)
控制信号
© SOME 2006
12
7.2
一、
自动频率控制（AFC）电路由频率比较器、低通 滤波器和可控频率器件三部分组成,如图7―7所示。
r r(s)
频率比较器 ue 低通滤波器 uc 可控频率器件
Kp
Ue(s)
H(s)
Uc(s)
Kc
r 输出 r(s) 信号
可控频率器件通常是压控 振荡器（VCO）,其输出振荡角 频率可写成
AGC电路是利用电压误差信号去消除输出信号振 幅与要求输出信号振幅之间电压误差的自动控制电 路。
2．
AGC电路是通过对可控增益放大器增益的控制 来实现对输出信号振幅变化的限制,而增益变化又取 决于输入信号振幅的变化,所以要求AGC电路的反应 既要能跟得上输入信号振幅的变化速度,又不会出现 反调制现象,这就是响应时间特性。
器参考电压Ur,它对应的输入信号振幅Uimin,如
图7―5所示。
VCC
－
至信号 检波
＋
VD
延迟 电压
C1
R AGC电压 C
R1
图8―6 延迟AGC电路
© SOME 2006
9
Uo
Uomax Uomin
0
Uimin
Uimax
Ui
图8―5 延迟AGC特性曲线
© SOME 2006
10
3．前置AGC、后置AGC与基带AGC
前置AGC是指AGC处于解调以前,由高频 （或中频）信号中提取检测信号,通过检波和直 流放大,控制高频（或中频）放大器的增益。
后置AGC是从解调后提取检测信号来控制 高频（或中频）放大器的增益。
基带AGC是整个AGC电路均在解调后的基 带进行处理。
© SOME 2006
11
三、 AGC的性能指标
1．
数,则有
Uo Kv (uc )Ui
ui
Up
电压比较器 ue 控制信号 uc 可控增益
Uo
Kp
发 生 器K1
放 大 器AK
直流放大器 K2
低通 滤波器
电平检测器 K2
图7―3 自动增益控制电路框图
© SOME 2006
5
二、自动增益控制电路
、特点以及对控制的要 求,AGC电路主要有以下几种类型。 1．简单AGC 2．延迟AGC电路 3．前置AGC、后置AGC与基带AGC
输出信号
uc(t)
可控
uo(t)
器件
反馈 网络
图7―1 反馈控制系统的组成
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3
高频 放大器
混频器
中频 至解调器 放大器
直流 放大器
AGC
检波器
ur
图7―2 具有AGC电路的接收机组成框图
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4
一、 工作原理
Ui,输出信号振幅为Uo,可控
增益放大器增益为Kv(uc),它是控制电压uc的函
1
kbkcH (s) kbkcH (s)
r
(s)
(8―7)
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14
2．跟踪特性
由图8―7可求得AFC电路的误差传递函数
T（s）,它是误差角频率Ωe（s）与参考角频率
Ωr（s）之比,其表达式为
Te (s)
e (s) r (s)
1
1 kbkc H
(s)
(8―8)
从而可得AFC电路中误差角频率ω的时域稳定误差值
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6
1．简单AGC电路
在简单AGC电路里,参考电平Ur＝0。这样,只要 输入信号振幅Ui增加,AGC的作用就会使增益 Kv减小,从而使输出信号振幅Uo减小。为简单 AGC的特性曲线。
Uo
0
© SOME 2006
Ui
7
mi mo为AGC电路限定的输入(出)信号振 幅最大值与最小值之比（输入动态范围）,即
e
l lim s0
se (s)
lim s0 1
s kbkcH (s)
r (s)
(8―9)
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15
三、 应用
1．自动频率微调电路（简称AFC电路） 图8―8是一个调频通信机的AFC系统的
方框图。这里是以固定中频fI作为鉴频器的中 心频率,亦作为AFC系统的标准频率。
© SOME 2006
mi
Ui max Ui mi x
则有
mo
Uo max Uo mi x
mi mo
Ui max /Ui mi x Uo max /Uo mi x
Uo max /Ui mi x Uo max /Uo m a x
Kv max Kv mi x
nv
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8
2．延迟AGC电路
在延迟AGC电路里有一个起控门限,即比较
© SOME 2006
19
ur(t)
ud(t)
uc(t)
PD
LF
VCO
参考信号
uo(t) 输出信号
图8―10 锁相环的基本构成
© SOME 2006
20
设参考信号为
ur (t) Ur sin[rt r (t)]
(8―10)
若参考信号是未调载波时,则θr(t)=θr=常数。设
输出信号为
uo (t) Uo cos[ot o (t)]