反馈控制电路
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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。
反馈电路的四种反馈类型反馈电路是一种控制电路,他能够改变控制电路的运行状态,使电路的控制变得更加精确和效率。
反馈电路主要由反馈元件和控制部件组成。
反馈元件通过控制部件,将控制信号返回给控制电路,使其能够按照相应的电路要求运行。
通常情况下,反馈电路的反馈类型可分为四种:补偿反馈、限制反馈、阻尼反馈和正反馈。
一、补偿反馈补偿反馈是最常见的反馈类型,它通过补偿电路,将反馈信号复位到电路的稳定阶段,使系统获得良好的稳态。
补偿反馈电路中,通常只能获得低电平信号,补偿信号可以是其他低电平信号或另外一个高电平信号,要根据系统不同而不同。
二、限制反馈限制反馈是补偿反馈的一种改进,它旨在准确控制一个系统的操作范围,使其能够更加精确的控制输出信号。
限制反馈可以分为正限制反馈和负限制反馈两种类型。
正限制反馈用于限制系统输出信号的最大值,而负限制反馈用于限制系统输出信号的最小值。
三、阻尼反馈阻尼反馈是使用滞后反馈信号来控制系统的运行状态,主要用于减少输出信号的波动和抑制输出的大峰值,使系统的输出信号更平稳。
四、正反馈正反馈也称为正向反馈或反馈强化,它是一种强大的反馈类型,它可以改变系统的控制状态,使其能够正确地运行。
正反馈可以通过加大反馈量程、增大反馈系数,以及修改反馈信号的滞后次数来改变系统的控制状态。
综上所述,反馈电路的反馈类型可以分为补偿反馈、限制反馈、阻尼反馈和正反馈四种,他们在不同的反馈电路中都有着独特的作用。
补偿反馈可以将系统复位到稳定阶段;限制反馈旨在准确控制系统的操作范围;阻尼反馈是使用滞后反馈信号来控制系统的运行状态;正反馈可以改变系统的控制状态,使系统正确运行。
以上就是反馈电路的四种反馈类型的主要内容,希望能够给大家带来帮助。
第九章 反馈控制电路
9.1 锁相环路由 鉴相器 、 环路滤波器 和 压控振荡器 组成,它的主要作用是 用于实现两个电信号相位同步,即可实现无频率误差的频率跟踪 。
9.2 实现AGC 的方法主要有改变发射级电流I E 和改变放大器的负载两种。
9.3 简述AGC 电路的作用。
解:AGC 的作用是当输入信号变化很大时,保持接收机的输出信号基本稳定。
即当输入信号很弱时,接收机的增益高;当输入信号很强时,接收机的增益低。
9.4 图1所示的锁相环路,已知鉴相器具有线性鉴相特性,试述用它实现调相信号解调的工作原理。
图1 锁相环路
解:调相波信号加到鉴相器输入端,当环路滤波器(LF )带宽足够窄,调制信号不能通过LF ,则压控振荡器(VCO )只能跟踪输入调相波的中心频率c ω,所以()o c t t ϕω=,而
Ωm ()cos ()()()cos ()()cos cos i c p e i o p D d e d p t t m t
t t t m t
u t A t A m t U t ϕωϕϕϕϕ=+Ω=-=Ω==Ω=Ω
所以,从鉴相器输出端便可获得解调电压输出。
9.5 锁相直接调频电路组成如图2所示。
由于锁相环路为无频差的自动控制系统,具有精确的频率跟踪特性,故它有很高的中心频率稳定度。
试分析该电路的工作原理。
图2 锁相直接调频电路组成图
解:用调制信号控制压控振荡器的频率,便可获得调频信号输出。
在实际应用中,要求调制信号的频谱要处于低通滤波器通带之外,并且调制指数不能太大。
这样调制信号不能通过低通滤波器,故调制信号频率对锁相环路无影响,锁相环路只对VCO平均中心频率不稳定所引起的分量(处于低通滤波器之内)起作用,使它的中心频率锁定在晶体振荡频率上。
9.6 如图例3所示为某晶体管收音机检波电路,问:
1. 电阻R L1、R L2是什么电阻?为什么要采用这种连接方式?
2. 电路中的元件R、C是什么滤波器,其输出的U AGC电压有何作用?
3. 若检波二极管VD开路,对收音机将会产生什么样的结果,为什么?
图3 晶体管收音机检波电路
图3具有AGC的收音机检波电路
解:1. 电阻R L1、R L2是检波器得直流负载电阻,采用这种连接方式目的是减小检波器交、直流负载电阻值得差别,避免产生负峰切割失真。
2. R、C构成低通滤波器,其输出的U AGC电压送到收音机前级控制调谐放大器的增益,实现自动增益控制。
3. 若检波二极管VD开路,则收音机收不到任何电台。
9.7 锁相环路与自动频率控制电路实现稳频功能时,哪种性能优越?原因是什么?
解:锁相环路稳频效果优越。
这是由于一般的AFC技术存在着固有频率误差问题(因为AFC是利用误差来减小误差),往往达不到所要求的频率精度,而采用锁相技术进行稳频时,可实现零偏差跟踪。
9.8 画出锁相环路的组成框图并简述各部分的作用。
解:锁相环路的系统框图如图4所示。
图4 锁相环路的组成框图
锁相环路是由鉴相器PD(Phase Detector)、环路滤波器LF(Loop Filter)和压控振荡器VCO 组成的,其中LF 为低通滤波器。
各部分功能如下:
(1)鉴相器PD :鉴相器是一个相位比较器,完成对输入信号相位与VCO 输出信号相位进行比较,得误差相位)()()(t t t o i e ϕϕϕ-=。
(2)环路滤波器LF :环路滤波器(LF)是一个低通滤波器(LPF),其作用是把鉴相器输出电压u d (t)中的高频分量及干扰杂波抑制掉,得到纯正的控制信号电压u c (t)。
(3)压控振荡器VCO :压控振荡器是一种电压-频率变换器,它的瞬时振荡频率o ω(t)是用控制电压u c (t)控制振荡器得到,即用u c (t) 控制VCO 的振荡频率,使i ω与o ω的相位不断减小,最后保持在某一预期值。
9.9 锁相环路调频波解调器原理电路如图例3所示,试分析其解调过程。
图5 锁相环路调频波解调器原理框图
解:设输入调频波为
)](sin[])(sin[)(t t w U dt t u K t w U t u o im f i im FM ϕ+=+=⎰Ω
])()()(1⎰Ω+-=dt t u K w w t f o i ϕ
式中,i w 为调频波中心频率;0w 为VCO 固定频率。
当VCO 的频率锁定在i w 时,有
)()(1t u K dt
t d f Ω=ϕ 此时VO 的输入信号,即解调器输出电压u o (t)正比于
)()(1t u K dt t d f Ω=ϕ,故从环路滤波器的输出就可以得到调频波解调信号。