反馈控制电路.pptx
《反馈控制电路.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《反馈控制电路.pptx(105页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第第7章章 反馈控制电路反馈控制电路本章重点本章重点 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7.1 从全球定位系统信号跟踪从全球定位系统信号跟踪接收接收谈谈起起 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
2、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。图7-1所示为全球定位系统工作原理。全球定位系统包括GPS星座(覆盖全球的24颗卫星)、地面监控系统(一个主控站,5 个全球监测站和3 个地面控制站)和GPS信号接收机。地球上任意地点都可以同时观测到4颗卫星。定位地点GPS信号接收机先测离卫星A的距离,比如说是11,000英里,则定位地点一定在一个中心在卫星A,半径为11,000英里的球面上。图7-1 全球定位系统工作原理 再测定位地点离卫星B的距离,比如说是12,000英里,则定位地点一定在中心在卫星A,半径为11,000英里和中心在卫星B,半径为12,000英里的两个球
3、面的相交圆上。再测定位地点离卫星C的距离,比如说是13,000英里,则定位地点一定在上述相交圆与中心在卫星C,半径为13,000英里的球面相交的两个点上。其中一个点在地面,一个点在很高的空中。若是地面点的定位,3个卫星已够。可再测定位地点离第四颗卫星D的距离,形成的球面与上述两个点中的一个相交,这个唯一相交的点就是用户定位地点。经接收机中的微处理器进行定位计算,用户在WGS-84大地坐标系中的经纬度、高度、速度、时间等信息便可得知。移动的GPS接收机 要跟踪接收移动的卫星信号,要减小卫星上的时钟和地球的时钟不同步产生的误差,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
4、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
5、为锁相环路(PLL),是应用最广的一种反馈控制电路。7.2 自动增益控制电路自动增益控制电路 自动增益控制电路是通信、导航、遥测、遥控接收机的重要辅助电路。其主要作用是使接收机的输出电平保持为一定的数值。因此也称自动电平控制(ALC)电路。接收机所接收的信号强度变化范围很大,最强时几百mV,最弱时只有几V,相差达几十分贝。如果接收机增益不变,会使输出电平变化太大,影响接收效果。为了使接收机输出电平变化在允许的范围之内,必须采用自动增益控制(AGC)电路,使接收机的增益随输入信号强弱而变化。信号强时增益减少,信号弱时增益增大。7.2.1 工作原理工作原理 自动增益控制(AGC)电路组成如图7-3
6、所示。输入信号振幅为Ux,可控增益放大器增益g为输出反馈控制信号uc的函数,输出信号振幅Uy可以表示为 Uy=Ag(uc)Ux (7-1)图7-3 自动增益控制电路组成框图 g通常用分贝数表示。g越大,可控增益放大器的增益控制倍数就越大,在限定的输出信号振幅变化范围内,容许输入信号振幅的变化就越大,AGC电路的性能就越好。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?7.2.2 电路电路类型类型 通信、导航、遥测、遥控接收机的反馈控制信号uc大多是利用接收机内中频放大器输出信号经检
7、波后产生的。按照uc产生的方法不同,而有各种电路形式。.简单简单AGC电路电路 (1)晶体管收音机简单AGC电路 图7-4所示为晶体管收音机中的简单AGC电路。中频放大器放大后的信号送包络检波器检波,检波输出信号一路由电容器C4耦合到低频放大器放大输出,另一路由R2C3组成的低通滤波器滤去音频信号,取出反映接收信号大小的直流电压,作为控制信号,对中频放大晶体管进行增益控制。由于该直流电压为检波输出电压的平均值,所以又叫平均值式检波器。图7-4 晶体管收音机中的简单AGC电路 接收输入信号大时,控制信号也大。该控制信号加到中频放大PNP型晶体管的基极,使晶体管的偏压降低,工作点E减小,因而中频放
8、大增益减小。接收输入信号小时,控制信号也小。该控制信号加到中频放大PNP型晶体管的基极,使晶体管的偏压增大,工作点E增大,因而中频放大增益增大。电路中,工作点E的大小变化与接收输入信号的大小变化正好相反,故称为反向AGC。这时,用于中频放大器的晶体管必须具有增益大小与工作点电流E大小相反的特性。调节可变电阻R2,可以使低通滤波器的截止频率,低于解调后音频信号的最低频率min,避免控制信号大小随音频信号变化,出现反调制。一般选R2C3(510)min。若将图7-4中的中频放大管改为NPN管,当接收输入信号大时,控制信号也大。该控制信号加到中频放大NPN型晶体管的基极,使晶体管的偏压提高,工作点E
9、增大,增益减小。接收输入信号小时,反之。这时E的大小变化与接收输入信号的大小变化正好相同,故称为正向AGC。这时,用于中频放大器的NPN型晶体管,必须具有增益大小与工作点电流E大小相同的特性。(2)差分放大器简单AGC电路 图7-5是集成电路中常用的差分放大器发射极负反馈增益控制电路,也为简单AGC电路。VT1和VT2组成差分放大器,信号从VT1、VT2的两个基极双端输入,从两个集电极双端输出,控制电压uc从VT3管基极输入。Re1、Re2分别和二极管VD、VD并联,组成VT1、VT2的发射极负反馈电阻,且Re1Re2,VD和VD特性相同。图7-5 差分放大器简单AGC电路 控制电压uc由后级
10、放大器输出的信号反馈产生。当接收输入信号大时,控制电压uc小,IC3小,Re1、Re2上的电压降小,不足以使二极管VD、VD导通,VT1和VT2发射极负反馈电阻大,差分放大器增益小。接收输入信号变小,控制电压uc增大,IC3增加,Re1、Re2上的电压降增大,使二极管VD、VD逐渐导通,VT1和VT2发射极负反馈电阻逐渐减小,差分放大器增益随之增大。简单AGC电路的优点是电路简单。缺点是一有接收输入信号,AGC电路立即起作用,在接收输入信号振幅很小时,放大器的增益仍然会受到反馈控制电压的控制而有所减小,从而使接收灵敏度降低。所以,简单AGC电路适用于接收输入信号振幅较大的场合。.延迟式延迟式A
11、GC电路电路 延迟式AGC电路是设置一个AGC控制的起控门限电平UR。当输入信号Ux小于UR时,反馈环路断开,AGC不起作用,放大器的增益Ag不变,输入信号以固有增益放大输出。当输入信号Ux大于UR时,反馈环路连通,AGC起作用,放大器的增益Ag受控制而减小。图7-6所示电视机电路,高频放大采用延迟式AGC,当输入信号UX较小时(50V),高放增益不受控制。当输入信号UX超过某一定值Ux2后(5mV),高频放大电路才开始自动增益控制。其增益随输入信号x变化的曲线如图7-7所示。延迟式AGC可以在输入信号较小时,高放级不受控制,高放级增益不被减小,高放级输出信噪比不致降低,有助于降低接收机的总噪
12、声系数。图7-6 电视机延迟式AGC电路图7-7 电视机延迟式AGC电路特性7.3 自动频率控制电路自动频率控制电路 振荡器的频率经常由于各种因素的影响而发生变化,偏离预定的数值。自动频率控制(AFC)电路也是一种反馈控制电路,反馈环路中传递的是频率信息,误差信号正比于输入的参考频率与压控振荡器输出频率之差。控制对象是压控振荡器的频率,使压控振荡器的振荡频率稳定在输入的参考频率附近,仅剩余一较小误差。7.3.1工作工作原理原理 自动频率控制(AFC)电路方框图如图7-8所示。图7-8 自动频率控制电路的组成 频率比较器如图7-9(a)所示。加到混频器的,一个是输入参考信号,角频率为r;另一个是
13、压控振荡器反馈信号,角频率为y。混频器输出信号加到鉴频器,角频率为r-y。鉴频器的鉴频特性如图7-9(b)所示。当ry时,鉴频器无输出;当ry时,鉴频器输出误差信号电压,表示为 ue=kb(r-y)(7-5)式中,kb为鉴频特性的斜率,也就是是鉴频跨导。图7-9 频率比较器组成和鉴频输出特性(a)频率比较器组成框图 (b)鉴频特性 误差信号电压ue送入低通滤波器,滤去高频成分,取出缓变控制信号uc送入压控振荡器(VCO),使其振荡频率y发生变化。变化的结果是使频率差r-y减小,从而使误差信号电压ue减小。多次循环后,电路达到稳定。电路稳定时,压控振荡器的控制电压仍然由误差电压提供,误差信号电压
14、已经减小,但不能为0,即频率差不能为0。自动频率控制电路存在剩余频差d,这是自动频率控制电路的一个重要特点。剩余频差d为 d=r-y0 (7-7)式中,y0为电路稳定时压控振荡器振荡频率。若输入参考信号角频率r发生变化,则y0将跟随r变化,实现频率跟踪,当然,两者之间存在剩余频差。7.3.2 应用应用电路电路 1.在在超外差式接收机中用于稳定中频超外差式接收机中用于稳定中频频率频率 超外差式接收机AFC电路方框图如图7-10所示。接收信号载频为c,相应的本机振荡信号角频率为L,混频后输出中频角频率为I=L-c。如果由于某种原因,本振角频率发生偏移L而变成+L,则混频后的中频将变成I+L。此中频
15、信号经中放后送给AFC电路的鉴频器。图7-10 超外差接收机AFC电路方框图 鉴频器产生相应的误差电压ue,经低通滤波后控制本振的角频率L,使其向相反方向变化,从而使混频后的中频也向相反方向变化。几次循环调控后,与I的偏离值远小于原发生的偏移L,实现稳定中频频率的目的。.在在调频接收机中用于改善解调调频接收机中用于改善解调质量质量 在调频接收机中,可以用AFC电路来改善解调质量,称为调频负反馈解调器,如图7-11所示。与普通调频接收机的解调器相比较,区别在于输出的解调电压又反馈作为压控振荡器的控制电压。该压控振荡器作为超外差接收的本地振荡器。图7-11 调频负反馈电路框图 设接收调频信号的瞬时
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 反馈 控制电路
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【w****g】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【w****g】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。