高频电子线路17课件

1、 根据控制对象参量的不同, 反馈控制电路可分为三类： 自动增益控制Automatic Gain Control , 简称 自动频率控制Automatic Frequency Control , 简称自动相位控制Automatic Phase Control , 简称 根据控制对象参量的不同, 反馈控制电路可分为1.4 反馈控制电路原理及其分析方法 反馈控制电路是一种自动调节电路，它可以通过负反馈的方式， 改善和提高电子系统的性能指标，或者实现某些特定的技术要求。 在通信系统中，反馈控制电路是一种不可缺少的组成部分。 1.4 反馈控制电路原理及其分析方法 反馈图1.4.1 反馈控制系统的组成 1

2、.4.1 反馈控制原理 图1.4.1 反馈控制系统的组成 1.4.1 反馈控制原理 图中（）、 （）、 （）、（）、（）和（）分别是（）、（）、（）、（）、 （）和（）的拉氏变换式。 误差信号提取电路输出的误差信号（）通常与（）和（）的差值成正比, 设比例系数为b, 则有 e(t)=kbr(t)-f(t) 写成拉氏变换式, 有 E(s)= =kb R(s)-F(s) 图中（）、 （）、 （）、（将可控器件作为线性器件对待, 有 c是比例系数。将上式写成拉氏变换式, 有 Y(s)=kcC(s) 实际电路中一般都包括滤波器, 其位置可归在控制信号发生器或反馈网络中, 所以将这两个环节看作线性网络。

3、其传递函数分别为: 将可控器件作为线性器件对待, 有 c是比例系数。将上式写成由此可以求出整个系统的两个重要传递函数如下： 闭环传递函数 误差传递函数 利用拉氏变换的终值定理可求得系统稳态误差值为 (1.4.7)（1.4.8）由此可以求出整个系统的两个重要传递函数如下： 闭环传递函数 7.5 自动频率控制电路 7.5.1 工作原理 自动频率控制（）电路由频率误差信号控制电路、 低通滤波器和可控频率器件三部分组成, 其方框图如图7.5.1所示。 图 7.5.1 自动频率控制电路的组成 7.5 自动频率控制电路 7.5.1 工作原理图 压控振荡器（） y(t)=y0+kcuc(t) (7.5.1)

4、kc是压控灵敏度。 鉴频器输出误差电压为 ue=kb(0-y)=kb(r-y) (7.5.2)压控振荡器（）鉴频器输出误差电压为 7.5.2 主要性能指标 对于电路, 我们主要关心的是其暂态和稳态响应以及跟踪特性。 1. 暂态和稳态响应 根据图7.5.1, 参照式（1.4.7）可求得电路的闭环传递函数如下： (7.5.4) 7.5.2 主要性能指标 (7.5.4) 由此得到输出信号角频率的拉氏变换式为(7.5.5) 对上式求拉氏反变换, 即可得到电路的时域响应, 包括暂态响应和稳态响应。 由此得到输出信号角频率的拉氏变换式为(7.5.5) 2. 跟踪特性 根据图7.5.1, 参照式（1.4.8

5、）可求得电路的误差传递函数如下：(7.5.6) 2. 跟踪特性(7.5.6) 参照式（1.4.9）可进一步求得电路中误差角频率e的时域稳态误差值如下：(7.5.7) 参照式（1.4.9）可进一步求得电路中误差角频率图 7.5.3 调幅接收机中的AFC电路方框图 7.5.3 应用 电路应用较广, 择其主要简介如下。 1. 在调幅接收机中用于稳定中频频率 图 7.5.3 调幅接收机中的AFC电路方框图 7.5. . 在调频接收机中用于改善解调质量为了保证解调质量, 必须使其输入信噪比高于门限值。 提高中放的信噪比可以通过降低其输出噪声来实现, 而降低噪声又可采用压缩中放带宽的方法。 采用电路来压缩

6、调频接收机的中放带宽, 从而改善解调质量, 这样的系统称为调频负反馈解调器。 . 在调频接收机中用于改善解调质量 图 7.5.4 调频负反馈电路方框图 图 7.5.4 调频负反馈电路方框图 显然, 采用调频负反馈方法虽然减小了中放的输出噪声, 但由于中频频偏被压缩, 使鉴频器输出解调信号动态范围减小, 整体的鉴频灵敏度降低, 这一点是不利的。 所以, 是否采用调频负反馈方式以及反馈量的大小应根据实际情况而决定。 调幅接收机中频稳定电路与调频负反馈电路虽然都是用电路实现的, 但两者的目的和参数选择是不一样的： 前者的目的是尽量减小中频信号的频率偏移, 理想情况是频率偏移为零。通常将前者称为载波跟

7、踪型, 将后者称为调制跟踪型。 显然, 采用调频负反馈方法虽然减小了中放的输 7.5.4 实用电路介绍 在电视接收机中, 信号从天线进入高频调谐器, 经与本振频率进行混频之后, 送入中频放大器, 然后进行视频检波, 输出全电视信号。 为了稳定 MHz中频载波, 从而保证图像和伴音的质量, 要求本振频率随时跟踪输入信号载频, 所以在电视接收机里都采用了电路, 或者称为T（Automatic Frequency Tune）电路。 7.5.4 实用电路介绍图 7.5.5 AN5132中的AFT电路 图 7.5.5 AN5132中的AFT电路 6.7 接收机中的自动增益控制电路 6.7.1 工作原理与

8、性能指标 1电路组成框图 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。6.7 接收机中的自动增益控制电路 6.7.1 工作原理与性图 6.7.1 自动增益控制电路的组成 Uy =g (uc) Ux图 6.7.1 自动增益控制电路的组成 Uy =g (uc 3. 滤波器的作用整个环路应具有低通传输特性, 这样才能保证仅对信号电平的缓慢变化有控制作用。尤其当输入为调幅信号时, 为了使调幅波的有用幅值变化（例如普通调幅波的包络变化）不会被自动增益控制电路的控制作用所抵消（此现象称为反调制）, 也就是说，

9、环路截止频率必须低于调制信号的最低频率，才不会出现反调制。 3. 滤波器的作用 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+ Uy 根据式(6.7.1)又有 Uy =Ag(uc)Ux= Ag(0)+kguc Ux其中 Ag(uc) = Ag (0)+ kguc又有 Uy0= Ag (0) Ux0 4. 控制过程说明Uy = Uy0+kcuc=Uy式中的Uy0是控制信号为0时所对应的输出信号振幅, 也就是理想的输出信号振幅，Ux0和g（）是相应的输入信号振幅和放大器增益, c和皆为常数, 表示均为线性控制。 若低通滤波器对于直流信号的传递函数

10、 （s）, 当误差信号ue时, 由图6.7.1可写出UR 和Uy0、x0之间的关系，即 UR=k2k3Uy0=k2k3Ag(0)Ux0 (6.7.2) 式中的Uy0是控制信号为0时所对应的输出信号振幅, 也就是理 当输入信号振幅UxUx0且保持恒定时, 环路经自身调节后达到新的平衡状态, 这时的误差电压为 ue=kb (R-k2k3y) 又 uy=Ag()+kck1 ueUx 从以上两式可知, ue0, 否则与式(6.7.2)比较, 将有Ux=Ux0, 与条件不符合。同时也说明y y0, 即电路是有电平误差的控制电路。 式中，k2、k3和kb均为比例系数。 当输入信号振幅UxUx0且保持恒定时

11、, 环 5. 动态范围从对电路的实际要求考虑, 一方面希望输出信号振幅的变化越小越好, 即与理想电压振幅Uy0的误差越小越好； 另一方面也希望容许输入信号振幅x的变化越大越好, 也就是说, 在给定输出信号幅值变化范围内, 容许输入信号振幅的变化越大, 则表明电路的动态范围越宽, 性能越好。 5. 动态范围 设o是电路限定的输出信号振幅最大值与最小值之比（输出动态范围）, 即 i为电路容许的输入信号振幅的最大值与最小值之比（输入动态范围）, 即 则有 (6.7.5) 设o是电路限定的输出信号振幅最大值与最 6.响应时间特性 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

12、增益的变化又取决于输入信号振幅的变化。 所以, 要求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。 对电路的响应时间长度的要求取决于输入信号Ux的类型和特点, 根据响应时间长短分别有慢速AGC和快速AGC之分。 而响应时间长短的调节由环路带宽决定, 主要是低通滤波器的带宽。低通滤波器带宽越宽, 则响应时间越短, 但容易出现反调制现象。 增益动态范围和响应时间是AGC电路的两个主要性能指标。 6.响应时间特性6.7.2 电路类型 . 简单电路 在简单电路中, 参考电平UR。这样, 无论输入信号振幅Ux大小如何, 的作用都会使增益g减小, 从而使输出信

13、号振幅Uy减小。其输出特性如图6.7.2所示。 简单电路的优点是线路简单, 在实用电路中不需要电压比较器；缺点是对微弱信号的接收很不利, 因为输入信号振幅很小时, 放大器的增益仍会受到反馈控制而有所减小。若前级放大器的增益减小，会导致系统的噪声系数下降，从而使接收灵敏度降低。所以, 简单电路适用于输入信号振幅较大的场合。 6.7.2 电路类型图 6.7.2 简单AGC电路的输入/输出特性 图 6.7.2 简单AGC电路的输入/输出特性 图 6.7.3 延迟AGC电路的输入/输出特性 2. 延迟电路 在延迟电路里有一个起控门限, 即比较器参考电平UR。 由式（6.7.2）可知, 它对应的输入信号振幅即为Ux0, 也就是图6.7.3中的Uxmin。 图 6.7.3 延迟AGC电路的输入/输出特性 6.7.3 实用电路介绍 图6.7.4是晶体管收音机中的简单电路。 23组成低通滤波器, 从检波后的音频信号中取出缓变直流分量作为控制信号直接对晶体管进行增益控制。 若音频信号中的直流分量增大，则C3上的电位升高， 晶体管基极电位升高，be极静态电压减小， 集电极平均电流减小， 增益下降。 调节可变电阻2, 可以使低通滤波器的截止频率