当前位置：文档之家 › 反馈控制电路

反馈控制电路

  • 格式：pdf
  • 大小：756.72 KB
  • 文档页数：23

下载文档原格式

  / 23

合集下载

反馈控制电路原理详解

反馈控制电路原理详解
采用先进控制策略
如鲁棒控制、自适应控制等，这些 控制策略能够自动适应系统参数变 化和外部扰动，提高系统稳定性。
04
频率响应与滤波器设计
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
频率响应概念及意义
频率响应定义
描述电路或系统对不同频率信号的放大或衰减特性。
意义
反映电路对不同频率信号的传递能力，是评价电路性 能的重要指标。
加强系统维护
定期对电路进行维护和保养，确保电路处于 良好状态，提高其抗干扰能力。
THANKS
感谢观看
02
来自外部环境的干扰，如电磁干扰、电源波动等，可能导致电
路误动作或性能下降。
传输噪声
03
信号在传输过程中受到干扰，如串扰、反射等，影响信号质量
和传输效率。
常见噪声抑制方法介绍
滤波技术
采用滤波器对电路中的噪声进行 滤除，如低通、高通、带通滤波 器等，可有效抑制特定频率范围
的噪声。
屏蔽技术
采用屏蔽罩、屏蔽线等措施，减 少外部电磁干扰对电路的影响。
应用
在通信、音频、图像处理等领域，需根据信号频率特 性选择合适的电路或系统。
滤波器类型选择依据
滤波器作用
允许某一部分频率的信号通过 ，同时抑制其他频率的信号。
通带与阻带
根据需要选择通带（允许通过 的频率范围）和阻带（被抑制 的频率范围）。
滤波器类型
如低通、高通、带通、带阻等 ，根据信号特性和应用需求选 择。
控制对象
被控制的物理量或系统，如温 度、压力、速度等。
比较元件
将测量元件输出的实际值与给 定值进行比较，产生误差信号。
执行元件
根据放大后的误差信号，驱动 控制对象改变其状态或行为。

通信电子线路第7章反馈控制电路

通信电子线路第7章反馈控制电路

04
CHAPTER
反馈控制电路的实现
反馈元件的选择与设计
反馈元件类型
01
根据电路需求选择合适的反馈元件，如电阻、电容、电感等。
反馈元件参数
02
根据电路性能要求，设计反馈元件的参数，如电阻值、电容值、
电感值等。
反馈元件布局
03
合理安排反馈元件在电路板上的位置，确保信号传输的稳定性
和减小干扰。
反馈控制电路的调试与优化
减小非线性失真
负反馈可以减小放大器内部的 非线性效应，减小输出信号的 非线性失真。
扩展放大器的频带宽度
负反馈可以扩展放大器的频带 宽度，使得放大器在更宽的频 率范围内具有稳定的性能。
提高放大器的输入阻抗和 共模抑制比
适当的负反馈可以增大放大器 的输入阻抗，减小信号源内阻 对放大器性能的影响，同时提 高共模抑制比，增强放大器抑 制共模干扰的能力。
电流负反馈
通过将输出电流的一部分反相后回输到输入端，从而对放 大器的净输入电流进行调节。电流负反馈具有稳定输出电 流、减小输入电阻的作用。
并联负反馈
反馈信号与输入信号并联，对输入电流进行调节。并联负 反馈具有减小输出电阻、提高电流增益的作用。
负反馈对放大器性能的影响
提高放大倍数的稳定性
负反馈可以减小放大倍数的温 度漂移和时间漂移，提高放大 倍数的稳定性。
音频设备
用于音响、麦克风等设备， 提高音质和音效。
02
CHAPTER
负反馈控制电路
负反馈的工作原理
负反馈的工作原理是通过将输出信号的一部分或全部反相后回输到输入端，从而对 放大器的净输入信号进行调节，达到稳定输出、改善性能的目的。
负反馈电路由放大器和反馈网络组成，其中反馈网络通常由电阻、电容、电感等元 件构成。

什么是电路的自动控制和反馈

什么是电路的自动控制和反馈

什么是电路的自动控制和反馈电路的自动控制和反馈电路的自动控制和反馈是指通过某种机制或技术手段，对电路中的信号、电流或电压等进行监测和调节，以实现电路的自动化运行和稳定性。

自动控制和反馈系统在许多电子设备和工业领域中都得到广泛应用，对于提高电路的性能和效率起着至关重要的作用。

一、什么是自动控制和反馈自动控制是指对电路的输入和输出进行实时监测，并根据设定的规则或条件，进行适当的调整和控制的过程。

它通常涉及到传感器、执行器和控制器等组件。

传感器负责感知电路的输入和输出信号，执行器用于对电路进行调节和控制，而控制器则负责根据传感器获取的信息，对执行器进行指令的发出。

反馈是指将电路输出的一部分信号重新引入到电路系统中，与输入信号进行比较，以实现对电路参数的监测和修正。

通过引入反馈，可以使电路在一定程度上自我纠正，从而提高电路的稳定性和可靠性。

同时，反馈还能够根据实际输出结果，调整电路的工作状态，以实现期望的控制效果。

二、自动控制和反馈的应用自动控制和反馈技术在各个领域都有广泛的应用，以下是几个常见的例子：1. 温度控制：在冰箱、空调等电器设备中，通过温度传感器监测室内温度情况，并根据设定的温度范围来自动调节制冷或制热效果，从而保持室内温度的稳定。

2. 水位控制：在水泵、水箱等设备中，通过水位传感器监测水位高低，并根据设定的水位范围来自动控制水泵的开关，以保持水位在合适的范围内。

3. 光照控制：在灯光系统中，通过光敏传感器感知光照情况，并根据实际需要，自动调节灯光的亮度和色温，以满足不同场景的照明需求。

4. 机械控制：在工业自动化领域中，通过传感器和执行器的组合，对机械设备的运动、速度、位置等参数进行监测和控制，以实现自动化生产线的运行。

5. 音频控制：在音频设备中，通过麦克风和扬声器等组件，对输入音频信号进行采集和处理，并根据实际输出效果进行反馈调节，以实现音频的清晰和音量的合适。

三、自动控制和反馈系统的优势自动控制和反馈系统的应用带来了许多优势，包括但不限于以下几点：1. 提高系统的稳定性和可靠性：通过自动调节和反馈机制，能够及时监测和修正电路的工作状态，以保持电路的稳定性和可靠性。

第7章 反馈控制电路

第7章 反馈控制电路
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ue。 控制信号
发生器在这里可看作是一个比例环节, 增益为ｋ1。 若Ux减小而使Uy减小时, 环路
产生的控制信号uc将使增益Ａg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Ａg减小, 从而使Uy趋于减小。无论何种情况, 通
反馈控制电路
8/5/2020 11:03 AM
第7章 反馈控制电路
无AGC电 路
有AGC电 路
反馈控制电路
平均值
8/5/2020 11:03 AM
第7章 反馈控制电路
平均值式AGC电压产生电路的缺点：
一有外来信号，AGC就立刻起作用，接收机的增益就因
受控而减小，这对提高接收机的灵敏度是不利的，这一点对微
作用, 故称为延迟ＡＧＣ。 “延迟”二字不是指时间上的延迟。
反馈控制电路
8/5/2020 11:03 AM
第7章 反馈控制电路
实现AGC的方法
(1) 改变发射极电流IE
正向AGC 反向AGC
Au0
p1 p2 Yfe g
Y fe
普通晶体管 反向AGC 正向AGC AGC电路
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。
反馈控制电路
8/5/2020 11:03 AM
第具7有章 自反动馈控增制益电控路制电路的超外差式接收机方框图如图所示:
检波器的输出信号包含有直流分量和低频交流分量，其中直流电平 的高低直接说明所接受的信号的强弱，而低频分量则反映出输入调幅波的 包络，经RC低通滤波器取出的直流分量经直流放大器放大后就是AGC电 压，去控制混频、高频放大器的增益，︱UAGC︱大，说明输入信号强， 用︱UAGC︱其控制混频、高频放大器的增益使增益减小；︱UAGC︱ 小，说明输入信号弱，用︱UAGC︱其控制混频、高频放大器的增益使 增益增大，达到自动增益控制的目的。

反馈控制电路

反馈控制电路
第7章 反馈控制电路
➢ 反馈控制是现实物理过程中的一个基本现象。反馈 控制方法的采用是为了准确地调整某一个系统或单 元的某些状态参数。
如采用反馈控制方法稳定放大器增益是反馈控制在 电子线路领域最典型的应用之一。
➢ 为稳定系统状态而采用的反馈控制系统是一个负反 馈系统。它由下图所示的三部分组成。
输 入 信 号
7.2.1
➢ 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―8所示。
➢ 频率比较器通常是鉴频器，参考频率ωr与鉴频器的 中心角频率ω0相等。
➢ 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
y y0kcuc
(7―3)
➢ 自动频率控制电路是利用误差信号的反馈作用来控 制被稳定的振荡器频率，使之稳定。误差信号是由 鉴频器产生的，它与鉴频器的两个输入信号频率差 成正比，显然达到最后稳定状态时，两个频率不可 能完全相等，必定存在剩余频差：y r 。
r r(s)
频 率 比 较 器ue 低 通 滤 波 器uc 可 控 频 率 器 件 r 输 出
Kp
U e(s)
H (s)
U c(s)
Kc
r(s) 信 号
图7―8 自动频率控制电路的组成
7.2.2 应用
自动频率微调电路（简称AFC电路）
➢ 图7―9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
0
U im in
Uimax
Ui
图7―5 延迟AGC特性曲线
7.1.3 放大器的增益控制
➢由于高频放大器的谐振增益为：
Au0
p1 p2 Y fe g

反馈 控制电路

反馈 控制电路
自动增益控制电路是一种在输入信号幅值变化很大的情况下.通 过调节可控增益放大器的增益.使输出信号幅值基本恒定或在较小范 围内变化的一种电路.其组成框图如图6-5所示。
6.2.2自动增益控制电路的应用
图6-6所示是具有简单的AGC电路的超外差式收音机的框图。天 线收到的信号经过放大、变频再放大后.进行检波.取出音频信号。此 音频信号的大小将随着输入信号强弱的变化而变化。
第6章反馈控制电路
6.1概述 6.2自动增益控制电路 .3自动频率控制电路 6.4自动相位控制环路 6.5反馈控制电路的制作、调试和检测
6.1概述
6 .1.1自动振幅控制原理
自动振幅控制电路通常称为自动增益控制电路。它主要用于接 收机中.使整机在输入振幅变化时保持输出电压振幅不变。自动振幅 控制电路的被控量是电压振幅.在反馈控制器中必须进行振幅比较.利 用误差量去对输出振幅进行调整。图6-2所示是自动振幅控制电路组 成方框图.可控增益放大器是环路的被控对象.它的输入量ui(不是控制 环路的输入量uR)与输出量uo的关系是
第一节 儿童律动、歌表演、集体舞的创编
三、儿童集体舞 集体舞是一种有多数人表演的舞蹈，是在短小歌曲和乐曲的 伴奏下，按照一定的位置队形，做共同或不同的舞蹈动作的 舞蹈形式，舞蹈时力求动作和谐一致。集体舞的形式通常是 单圈或双圈，也有多圈或三人一组、四人一组。集体舞主要 是培养儿童在音乐伴奏下改换队形，动作整齐协调及表现统 一思想感情的能力，有利于培养儿童集体主义观念。 集体舞是幼儿园舞蹈教学的主要形式之一，具有一定的灵活 性。表演时人数可多可少，通常以班级或小组为单位进行， 或有指定的队形和规定的位置。由于舞蹈动作能够引起儿童 的学习兴趣和情绪，且全体儿童都能有机会参加表演，所以 通过表演集体舞，每个儿童的表演能力都能从中得到发挥和 表现。

第9章反馈控制电路

第9章反馈控制电路
假设输出信号为：


v ( t ) V cos[ t ( t )] V cos[ ( t )] o om o 0 o om o
统一参考相位：一般两信号的频率是不同的。为了便于 比较，现统一以VCO 的自由振荡相位 o 0 t 为参考 输入信号相位可改写为：


( t ) ( ) t ( t ) t ( t ) 式中：1 i 0 o 0 i 0 i
vFM i
混频器
e
中频 放大器
低通 滤波器
kv
o
压控 振荡器
§6-2 自动相位控制电路（锁相环路PLL）
一、基本组成
鉴相器的输出信号vd(t) 是输入信号vi(t)和压控振荡器输出 信号vo(t)之间相位差的函数。 vd(t)经环路滤波器滤波（也可能包括放大），滤除高频分 量后，成为压控振荡器的控制电压vp(t) 。 在vp(t)的作用下，压控振荡器输出信号的频率将发生相应变 化并反馈到鉴相器。最后进入稳定状态。
( t ) t A v ( t ) dt t ( t )
t o o 0 o 0p o 0 2
▼
时域模型：
v P (t ) v P (t )
Ao
Ao
1
2 (t )
p
2 (t )
p
4、PLL的相位数学模型与环路方程
原理方框图
1 (t )
( t ) ( t ) ( t ) e 1 2
PLL环路的非线性微分方程。
d ( t ) d ( t ) e 1 K H ( p ) sin ( t ) 0 P F e dt dt
d ( t ) d ( t ) e 1 K H ( p ) sin ( t ) 0 讨论： P F e dt dt

第8章反馈控制电路

第8章反馈控制电路

式中，τ1=(R1+R2)C， τ2=R2C，R1>> R2。与RC积分滤波器不 同的是，当频率很高时，F(jΩ)|Ω→∞=R2/(R1+R2)是电阻的分压 比，这就是滤波器的比例作用。
第8章 反馈控制电路
无源比例积分滤波器 的频率特性
从相频特性上看，当频率很高时有相位超前校正的作用， 可以 改善环路的稳定性。
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： AGC处于解调以后，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: 整个AGC电路均在解调后的基带进行处理。基 带AGC可以用数字处理的方法完成。
第8章 反馈控制电路
三 AGC的性能指标
1. KV（可控放大器的增益）：
y r时，应该减小振荡频率
因为此时uc 0,所以KC为负值
第8章 反馈控制电路
2.鉴频特性
斜率为Kd
第8章 反馈控制电路
3.无偏差的AFC特性 假设低通滤波器的传 输系数为1，即误差电 压等于控制电压
y0 r时
第8章 反馈控制电路
4.有偏差的AFC特性
y0 r时
稳定频差：
1 Kd Kc
ωy=ωy0+Kcuc 其中ωy0是控制信号uc=0时的振荡角频率，称为VCO的固有振 荡角频率，Kc是压控灵敏度。
注意：环路锁定时，ωy固定不变，但是不等于ωr，还有 剩余频差Δω＝|ωy－ωr|，否则无控制信息。
第8章 反馈控制电路
二 AFC电路特性分析
1.VCO的压控特性 y y0 KCuc
说明：1。由于PD的存在，锁相环只对相位进行比较。 2。锁相环是靠剩余相差进行工作（无剩余频差） 3。系统为相位负反馈环路。

反馈控制电路

反馈控制电路

债控制电路。
《高频电子线路》
3
第8章 反馈控制电路
二、反馈控制电路的组成
反馈控制电路的组成如图8-1所示，由比较器、控制信 号发生器、可控器件和反馈网络四部分组成一个负反馈闭 合环路。
输入信号 u i (t) 误差信号 u e(t) 控制信号 发生器 控制信号 u c(t) 可控 器件 输出信号 u o (t)
高频 放大器 中频 放大器 至解调器
混频器
直流 放大器
AGC 检波器
ur
图8-2 具有AGC电路的接收机组成框图
《高频电子线路》
6
第8章 反馈控制电路Fra bibliotek二、AGC电路原理 1、自动增益控制电路的目的
自动增益控制电路的目的：当输入信号电压变化很大时，
保持接收机输出电压恒定或基本不变。具体地说，当输入信 号很弱时，接收机的增益大，自动增益电路不起作用；而当 输入信号很强时，自动增益电路进行控制，使接收机增益减 小。从而达到当接收机信号强度变化时，其输出端的电压或 功率基本不变或保持恒定的目的。
《高频电子线路》
11
第8章 反馈控制电路
(2)．响应时间
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。 根据 AGC 的响应时间长短可分为慢速 AGC 和快速 AGC 两 类。 (3). 稳定性
直流放大器 K2
低 通 滤波器
电平检测器 K2
图8-3 自动增益控制电路框图
9
《高频电子线路》
第8章 反馈控制电路

电路中的反馈控制与稳定性分析

电路中的反馈控制与稳定性分析

电路中的反馈控制与稳定性分析反馈控制是电路设计中的重要概念，它可以帮助电路实现稳定的工作状态。

在电路中引入反馈，可以根据输出信号对输入信号进行调整，以达到我们期望的工作效果。

本文将探讨电路中的反馈控制与稳定性分析。

首先，我们来介绍反馈控制的基本概念。

电路中的反馈控制是指将一部分输出信号作为输入信号的参考，用来调节输入信号的大小或方向，以实现对电路工作状态的控制。

一般来说，反馈可以分为正反馈和负反馈两种。

正反馈是指输出信号与输入信号的相位一致，即输出信号会增强输入信号的变化。

在正反馈电路中，输入信号经过放大之后，输出信号又作为输入信号的一部分进行放大，使得输出信号的幅值逐渐增大，从而引起系统不稳定的问题。

因此，在实际电路设计中，正反馈往往需要通过其他方式来抑制其不稳定性。

相反，负反馈是指输出信号与输入信号的相位相反，即输出信号会抑制输入信号的变化。

在负反馈电路中，输出信号的一部分会与输入信号进行比较，根据比较结果调整输入信号的大小或方向。

这种调节可以使电路的工作状态更加稳定，因为输出信号的变化会被抑制，从而减小系统的波动。

稳定性是衡量电路工作状态稳定性的重要指标。

在电路中引入反馈可以提高电路的稳定性。

通过负反馈，我们可以将输出信号与期望信号进行比较，并根据比较结果对输入信号进行调节，使得输出信号逐渐趋近于期望信号。

在这个过程中，我们可以通过稳定性分析来评估电路的稳定性。

稳定性分析是指通过对电路的数学建模和分析，来判断电路是否稳定或者在何种条件下能够实现稳定。

常用的稳定性分析方法有极点分析法、频率响应法等。

通过这些方法，我们可以分析电路的传递函数和极点位置，从而得出电路的稳定性。

值得注意的是，在电路设计中，我们经常会遇到稳定性问题。

例如，在放大器中，如果稳定性设计不当，可能会出现震荡现象，导致输出信号不稳定。

因此，在电路设计过程中，我们需要充分考虑反馈控制的稳定性，并采取相应的措施来保证电路的稳定工作。

反馈控制电路

反馈控制电路
wr VCO未受控制前Vc=O时旳
震荡频率
we0 鉴频器旳中心角频率
vi t
i
ve t
混频器
eo
差频 放大器
限幅 鉴频器
对象
vd t
vo t
压控振荡器 vc
VCO
t
放大器
w we we we0 0 vd 0 vc 0 w0 wr o
vd vc 0 wi w0 we0 这时环路不工作 w0 wi we0
用作图法显示环路锁定时旳△Weo∞
2.捕获带 若起始频差很大，环路原先是失锁旳，当起始频差减小到△Weo3 两线切于N/点，不稳定旳，环路肯定转移到M//点上稳定下来，
这表白△Weo3是环路能从失锁进入锁定旳最大允许旳起始频差，叫捕获带
Wp Weo3 同步带不小于捕获带
2.应用 • （1）自动频率微调电路
（接受与发射旳频率微调、调频接受旳解调、 扫频电路等）
调幅输入 混频器
中频 放大器
包络 检波器
压控 振荡器
放大和 低通滤波器
限幅 鉴频器
具有自动频率微调电路旳调幅接受机
利用鉴频将偏离额定中频旳频率误差变换成电压，控制VCO旳振荡频率，使偏离于额定 中频旳频率误差减小。
当环路锁定时，接受机旳输入调幅信号旳载波频率和VCO振荡频率之差接近于额定中 频，这么能够降低中频旳带宽、提升接受机旳敏捷度和选则性
vc t A0 0t
p
VCO电路模型
w0 wr 0 vc
压控特征
• 3.环路低通滤波器 Loop Lowpass Filter
作用：滤除鉴相输出电流中旳无用频率分量及其他干扰分量，到达环路所要求旳
性能，并确保环路旳稳定性。

什么是电路中的反馈控制和自动调节

什么是电路中的反馈控制和自动调节

什么是电路中的反馈控制和自动调节电路中的反馈控制和自动调节电路中的反馈控制和自动调节是指通过引入反馈信号来实现对电路的动态稳定和参数调节的方法。

在电路设计和控制系统中，反馈控制和自动调节是非常重要的概念，能够有效改善电路性能和稳定性。

一、反馈控制的原理及作用反馈控制是指从电路输出端引出一部分信号，并将其与输入信号进行比较，通过误差信号来控制电路的工作状态。

这种反馈机制可以实现对电路输出的监测和控制，使得电路能够对外界环境变化做出反应，并自动调整工作状态，以保持电路的稳定性和性能。

通过引入反馈控制，可以实现以下几个方面的作用：1. 改善电路的稳定性：引入反馈信号可以使电路对外界扰动具有更好的抑制能力，能够抵消电路中噪声和误差引起的影响，提高电路的稳定性。

2. 扩大电路的带宽：反馈控制可以减小电路的增益，避免幅频特性曲线的陡峭下降，使得电路具有更大的带宽，能够传输更宽频率范围的信号。

3. 提高电路的线性度：反馈控制可以通过减小非线性元件的非线性特性，提高整个电路的线性度，使得信号的输出与输入之间更加一致。

4. 抑制电路的漂移：反馈控制可以校正电路的偏置点和参数，抑制电路的漂移，使得电路的工作点更加稳定和可靠。

二、自动调节的原理及应用自动调节是指通过反馈控制，根据输入信号和输出信号之间的差异，自动调整电路的参数和工作状态，使得输出能够达到期望的目标。

在电路中，自动调节常用于以下几个方面：1. 自动增益控制：通过监测电路输出的幅度和输入信号的幅度之间的差异，自动调节电路的增益，使得输出信号的幅度恒定，适应信号强弱变化。

2. 自动频率调节：根据输入信号的频率和输出信号的频率之间的差异，自动调节电路的频率响应特性，使得输出信号能够准确地跟随输入信号的频率变化。

3. 自动偏置控制：通过监测电路的工作点和目标工作点之间的差异，自动调节电路的偏置点，使得电路能够工作在最佳状态下，提高性能和稳定性。

4. 自动稳定控制：在反馈控制的基础上，通过调节电路的参数和工作状态，使得电路的输出能够稳定在期望的数值范围内。

通信电子线路第7章 反馈控制电路

通信电子线路第7章 反馈控制电路

Uc(s)
Kc
r(s) 信 号
AFC工作原理框图
ue (y r)
2020/4/24
输 出 振 荡 频 率 ： yy 0 K c u c
27
7.2.2 AFC 电路的主要性能指标
1. 暂态和稳态响应
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：
y y0kcuc
由图可得AFC电路的闭环传递函数
2020/4/24
10
4.控制过程说明
设输出信号振幅Uy与控制电压Uc的关系为
Uy = Uy0+kcuc=Uy0+Δ Uy 根据：Uy =Ａg (uc) Ux 得到：Uy =Ag(uc)Ux =［Ag(0)+kguc］Ux 其中：Ag(uc) = Ag (0)+ kguc 又有：Uy0= Ag (0) Ux0
荡频率使之中心频率稳定。
2020/4/24
31
7.3 自动相位控制电路——锁相环路
锁相环路的基本工作原理 锁相环的性能分析 单片集成锁相环路 锁相环的应用
2020/4/24
32
锁相环路的基本工作原理
锁相环路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。
增益动态范围和响应时间是AGC电路的两个主要性能指标。
2020/4/24
15
例7.1 某接收机输入信号振幅的动态范围是62dB, 输出信号振幅 限定的变化范围为30%。若单级放大器的增益控制倍数为20dB, 需要多少级AGC电路才能满足要求？

反馈控制电路

反馈控制电路
误差等于常数，锁相环路进入锁定状态为止。APC电
路是一种无误差旳频率跟踪系统(存在相位误差)。
i
Ui
ji(t)
Uo
o
jo(t)
环路失锁情况
o>i i
Ui
j0(t)
环路锁情况o=i
o =i
Uo
图6-1-11 用旋转矢量阐明锁相环路旳控制过程
6.2.1 基本环路方程
一、鉴相器
其作用是检测出两个输入电压之间旳瞬时相位差，
应用。
6-1 概述
在多种通信、雷达等电子系统中，广泛地采用多 种类型旳反馈控制电路。
参照信号
Xi
误差信号
反馈控制器 Xe (误差元件)
对象 (执行元件)
输出信号 Xo
图 6-1-1 反馈控制电路基本构成框图
6-1 概述
参照信号
Xi
误差信号
输出信号
反馈控制器 Xe (误差元件)
对象 (执行元件)
Xo
自动相位控制电路(APC)。需要比较旳量为
相位，误差元件多为鉴相器，执行元件也是受控 振荡器，经过变化振荡器电抗参数来锁定振荡器 输出信号旳相位。作用是使振荡器输出信号旳相 位稳定。APC电路能够实现无频率误差跟踪。 自动相位控制电路又称锁相环路(PLL)，是一种 应用很广旳反馈控制电路，利用锁相环路能够实 现许多功能，例如实现无误差频率跟踪、频率合 成器等。
jjoo((t)t)
jjo(ot()t)
图 7-2-5 锁相环路模型
je
(t)
ji
(t)
j
o
(t)
ji
(t)
Ad
Ao
AF
(
p)
1 p

反馈控制电路的应用

反馈控制电路的应用
• 自动增益控制电路是接收机中不可缺少的辅助电路，同时在无线电发 射机和其他电子设备中也有广泛的应用。
• 7.1.1 自动增益控制的工作原理
• 自动增益控制系统输出信号幅度的稳定是依靠将输出信号的变化，用 负反馈电路反馈到系统中的某部分，改变其增益来获得的。
• 自动增益控制电路组成如图7-1 所示。它的反馈控制器由振幅检波器、 直流放大器和比较器组成，而对象就是可控增益放大器。图中，可控 增益放大器用于放大输入信号ui，输出信号uo 的增益受到比较器输出 的误差电压Uc 的控制。
• 7.2.1 工作原理
• 自动频率控制电路的组成框图如图7-5 所示，它由鉴频器、低通滤波 器和压控振荡器组成。
• 在电路中控制对象是压控振荡器（VCO），它的振荡频率受误差电 压控制，反馈控制器是由鉴频器以及放大和低通滤波器构成，它由输 入的标准频率与由压控振荡器（VCO）输出的振荡频率在鉴频器中 进行比较。在鉴频器中，将频率误差变换成相应电压，经放大和低通 滤波，输入压控振荡器形成环路。
• 7.2.2 应用实例
• 自动频率控制电路广泛用作接收机和发射机中的自动频率微调电路。 图7-6 所示为采用AFC 电路的调幅接收机的组成框图。
第7 章 反馈控制电路的应用
• 7.1 自动增益控制电路 • 7.2 自动频率控制电路 • 7.3 自动相位控制电路（锁相环路） • 7.4 频率合成器 • 7.5 技能训练7：接收部分的联试实训 • 7.6 技能训练8：发送部分的联试实训 • 7.7 技能综合训练：收音机整机装配实训
上一页
返回
7.1 自动增益控制电路
下一页 返回
7.1 自动增益控制电路
• Uc 来自放大器输出的交流信号uo 经振幅检波器变换成直流信号，通 过直流放大器的放大，在比较器中与输入信号的参考电平UR相比较 产生的直流电压。可见图7-1 所示的电路构成了一个闭合环路，这种 控制是通过改变受控放大器的静态工作点电流值来控制增益的。

《反馈控制电路》课件

《反馈控制电路》课件

当前研究热点与发展动态
智能控制算法的应用
随着人工智能技术的不断发展，智能控制算法在反馈控制 电路中的应用越来越广泛，如模糊控制、神经网络控制等 。
嵌入式系统的集成
嵌入式系统在反馈控制电路中的应用越来越普遍，将传感 器、控制器和执行器集成在一个微小的芯片上，实现高效 、精准的控制。
无线通信技术的应用
人工智能技术的进一步发展
人工智能技术在反馈控制电路中具有巨大的潜力，未来将会有更多 的智能控制算法被应用到反馈控制电路中。
THANKS
无线通信技术在反馈控制电路中的应用逐渐兴起，可以实 现远程监控和控制，提高系统的灵活性和可靠性。
技术瓶颈与挑战
实时性要求高
反馈控制电路需要快速响应系统的变化，对控制算法的实时性要求 较高，需要解决算法复杂度和实时性之间的矛盾。
稳定性问题
在复杂的环境下，反馈控制电路的稳定性问题越来越突出，需要深 入研究系统的稳定性和鲁棒性。
使用示波器测量输入输出 信号，记录数据。
实验结果分析与讨论
分析输入输出信号的波形和幅值，判断 反馈控制电路的性能。
讨论实验中遇到的问题和解决方法，总 结实验经验教训。
比较不同参数下的控制效果，探究反馈 控制电路的规律。
分析反馈控制电路在实际应用中的优缺 点，探讨改进方案。
06
反馈控制电路的发展趋势 与展望
频域分析应用
用于分析系统的滤波特性、抗干扰 能力和稳定性等。
04
反馈控制电路的设计与优 化
设计原则与步骤
设计原则
稳定性、准确性、快速性
稳定性
系统在受到扰动后能恢复稳态。
准确性
系统输出与设定值的偏差要小。
设计原则与步骤
快速性

反馈控制电路(共162张PPT)

反馈控制电路(共162张PPT)

第8章 反馈控制电路
8．３自动增益控制电路
在通信、导航、遥测遥控系统中, 由于受发射功率大小、 收发距离远 近、电波传播衰落等各种因素的影响, 接收机所接收的信号强弱变化范围 很大, 信号最强时与最弱时可相差几十分贝。如果接收机增益不变, 则信号 太强时会造成接收机饱和或阻塞, 而信号太弱时又可能被丢失。因此, 必须 采用自动增益控制电路, 使接收机的增益随输入信号强弱而变化。 这是接 收机中几乎不可缺少的辅助电路。在发射机或其它电子设备中, 自动增益 控制电路也有广泛的应用。
第8章 反馈控制电路
8.3.1工作原理
自动增益控制电路是一种在输入信号幅值变化很大的情况下, 通过调节可控增益放大器的增益, 使输出信号幅值基本恒定或仅 在较小范围内变化的一种电路, 其组成方框图如图8．3．1所示。
设输入信号振幅为Ux, 输出信号振幅为Uy, 可控增益放大器增 益为Ａg（uc）, 即其是控制信号uc的函数, 则有：
第8章 反馈控制电路
２. 跟踪特性
利用误差传递函数Ｔe（ｓ）, 在给定参考信号Ｒ（ｓ）作用 下, 求出其误差函数Ｅ（ｓ）, 然后作拉氏反变换, 即可求得误差 信号ｅ（ｔ）, 这就是跟踪特性。也可利用拉氏变换的终值定理 求得稳态误差值:
es= lim e(t)lim sE (s)
i
i
３.
利用拉氏变换与傅氏变换的关系, 将闭环传递函数Ｔ（ｓ） 和误差传递函数Ｔe（ｓ）变换为Ｔ（jω）和Ｔe（jω）, 即为闭 环频率响应特性和误差频率响应特性。
由此可见, 反馈控制电路在这种工作情况下, 可以使输出信号y(t)稳定 在一个预先规定的参数上。
第8章 反馈控制电路
２. 参考信号ｒ（ｔ）
由于ｒ（ｔ）变化, 无论输入信号ｘ（ｔ）或可控器件本身特性 有无变化, 输出信号ｙ（ｔ）一般均要发生变化。从ｙ（ｔ）中提 取所需分量并经反馈后与ｒ（ｔ）比较, 如果二者变化规律不一致 或不满足预先设置的规律, 则将产生误差信号, 使 ｙ（ｔ）向减小误 差信号的方向变化, 最后使ｙ（ｔ）和ｒ（ｔ）的变化趋于一致或 满足预先设置的规律。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

反馈控制电路
一、自动增益控制(AGC)
1、AGC电路的作用与组成
(1) 作用
当输入信号变化时，保证输出信号幅度基本恒定。

包括：
①能够产生一个随输入信号大小而变化的控制电压，即AGC电压（±UAGC）；
②利用AGC电压去控制某些级的增益，实现AGC。

(2) 组成——具有AGC电路的接收机框图
2、AGC电压的产生
(1) 平均值式AGC电路
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。

音频信号由RL2两端取出。

平均直流分量(反映了输入信号的幅度)从C3两端取出，经低通后，作为AGC电压，加到中放管上去控制中放的增益。

(2) 延迟式AGC电路
V1、R7和C4组成AGC检波电路，运放A为直流放大器，UREF为延迟电平。

当输入信号较小时，AGC不起作用。

当输入信号较大时,AGC将起作用。

可见，该AGC电路具有延迟功能
3、实现AGC的方法
(1) 改变发射极电流IE
正向AGC
反向AGC
(2) 改变放大器负载
由于放大器的增益与负载密切相关，因此通过改变负载就可以控制放大器的增益 。

(3) 改变放大器的负反馈深度
通过控制负反馈的深度来控制放大器的增益。

6.2 自动频率控制（AFC）
1、AFC的工作原理
2、组成
3、工作原理
4、AFC的应用：调幅接收机中的AFC系统
具有AFC电路的调频发射机一、AFC——电路组成
作用：自动控制振荡器频率稳定
组成：鉴相器、低通滤波器和压控振荡器
标准频率fr；输出频率fo；误差电压uD(t) ；直流控制电压
uC(t)。

二、AFC——工作原理
压控振荡器的输出频率fo与标准频率fr在鉴频器中进行比较，当fo=fr时，鉴频器无输出，压控振荡器不受影响；当fo≠fr时，鉴频器即有误差电压输出，其大小正比于(fo－fr)，经低通滤波器滤除交流成分后，输出的直流控制电压uc(t)，加到压控振荡器上，迫使压控振荡器的振荡频率fo与fr接近，而后在新的振荡频率基础上，再经历上述同样的过程，使误差频率进一步减小，如此循环下去，最后fo和fr的误差减小到某一最小值△f时，自动微调过程停止，环路
进入锁定状态。

三、AFC应用—调幅接收机
混频器输出的中频信号经中频放大器放大后，除送到包络检
波器外，还送到限幅鉴频器进行鉴频。

鉴频器中心频率调
在fI上，它可将偏离中频的频率误差变换成电压，该电压通
过处理后加到VCO上，VCO振荡频率发生变化，使偏离中频的
频率误差减小，直至达到要求。

四、AFC应用—调频发射机
晶体振荡器提供标准频率fr，调频振荡器的中心频率为fc；
当fc发生漂移时，混频器输出的频差也跟随变化，使限幅鉴
频器输出电压发生变化，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。

6.3应用之一: 锁相环路的基本原理
一、组成框图
2、 工作原理
ui(t)和VCO的uo(t) 在PD中进行比较，PD输出的误差电压ud(t)是二者相位差的函数。

如果两者频率相同，相位差恒定，则经LF后无输出；如果两者频率不同，则经LF后得到控制电压去控制VCO的振荡频率，直至环路进入“锁定”状态。

6.3应用之二: 锁相环路的性能分析
本讲内容：
鉴相器的电路模型
环路滤波器的电路模型
压控振荡器的电路模型
锁相环的相位模型及环路方程
捕捉过程
跟踪过程
锁相环的基本特性
一、鉴相器的电路模型
鉴相器框图 鉴相器电路模型
分析
1.鉴相器的输出电压是ui(t)和uo(t)相位差的函数 。

2.典型的乘积型鉴相器中，鉴相器的低频分量输出为：
3. 乘积型鉴相器具有正弦规律的鉴相特性。

二、环路滤波器的电路模型
常见环路滤波器的形式
环路滤波器电路模型
微分方程 ：
其中，AF(p)为传递函数。

压控振荡器的电路模型
压控振荡器的特性可用调频特性来表示
压控振荡器的电路模型
P=d/dt为微分算子
在一定范围内ωo与 uc(t) 几乎成线性关系有：
A0为VCO的压控灵敏度
三、锁相环的相位模型及环路方程
1、锁相环的相位模型
a. Δωi 较小→ud(t) 能顺利通过LF得到uC(t) →控制VCO→环
路锁定
b. Δωi较大→ ud(t) 通过LF有较大衰减→ uC(t) 较小→经频
率牵引过程时间长→环路锁定
c. Δωi很大→ ud(t) 不能通过LF产生uC(t) →VCO不受控→环
路失锁
捕捉带(Δωp )—— 环路由失锁进入锁定所允许信号频率偏离ωr的最大值。

捕捉时间(τP )——环路由失锁状态进入锁定状态所需的时间
四、跟踪过程—环路维持锁定的过程
1、、跟踪过程（同步过程）
如果输入信号频率ωi 或VCO振荡频率ωo 发生变化，则VCO振荡频率ωo跟踪ωi 而变化，维持ωo =ωi 的锁定状态，称为跟踪过程或同步过程。

2、、跟踪带（同步带）
能够维持环路锁定所允许的最大固有频差|Δωi| ，称为锁相环路的跟踪带或同步带。

3、跟踪带（同步带）和环路滤波器的带宽及压控振荡器的频率控制范围有关。

4、锁相环的基本特性
a、良好的窄带特性
b、环路相当于一个高频窄带滤波器，只让输入信号频率附近的频率成份通过
c、锁定后没有频差:环路锁定后，输出信号与输入信号频率相等，没有剩余频差（有微小固定相差）
5、自动跟踪特性
6、环路在锁定时，输出信号频率和相位能在一定范围内跟踪输入信号频率和相位的变化
6.3 应用之三: 集成锁相环路及其应用
本讲内容
集成锁相环路简介
锁相环的应用
锁相倍频、分频与混频
锁相调频与鉴频
调幅波的同频检波
彩色电视机色副载波的提取
锁相接收机
一、集成锁相环简介
集成锁相环按其内部电路结构可分为
模拟锁相环和数字锁相环
集成锁相环按其用途可分为
通用型和专用型
集成锁相环按其工作频率可分为
低频（1MHz以下）、高频（1~30MHz）和超高频（30MHz以上）几种通用的集成锁相环
L565（低频）、L562（高频）和L564（超高频）
二、锁相环的应用
应用之一：锁相倍频、分频与混频
倍频电路框图
当反馈环路是分频器时→倍频电路
当反馈环路是倍频器时→分频电路
当反馈环路是混频器和中频放大器时→混频电路应用之二：锁相调频和鉴频
锁相环调频
锁相环使VCO的中心频率稳定在晶振频率上，同时调制信号也加至VCO上，从而实现调频
锁相环鉴频
当输入调频波的频率发生变化时，经PD和LF后将得到一个与输入信号的频率变化相同控制电压，即实现鉴频
应用之三：调幅波的同步检波
原理框图
工作原理
在对DSB及SSB调幅信号解调的同步检波器中，必须有一
踪锁相环路，在VCO输出端经900移相后而得到该信号。

应用之四：彩色电视色副载波的提取
原理框图
工作原理
在彩色电视中，为了重现彩色，接收端必须要有与发送端完全相同的色副载波。

而其中的色同步信号是其产生的基准。

图中利用锁相环使VCO产生的色副载波，根据锁相环的工作特点，该信号的频率和相位受输入端色同步信号的控制。

应用之五：锁相接收机
原理框图
工作原理
通过锁相环VCO产生本振频率，实现对输入信号频率的跟踪，保证输出中频信号频率相对稳定。