(失锁状态) (锁定状态) (失锁状态) (锁定状态)
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第8章 反馈控制电路
符合门鉴相器 新版第4.2.1
旧版第7.5.3 当两个输入信号均为大信号时，
u0
'
Ak2
(ct
2
)k2
(ct)
当△=0时，相乘后的波形
为上、下等宽的双向脉冲，且 频率加倍，因而相应的平均分 量为零u0=0。
具有AGC电路的接收机组成框图
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第8章 反馈控制电路
8.2 自动频率控制电路
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，如图所示。
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第8章 反馈控制电路
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第8章 反馈控制电路
调制信号参数：直流分量V0 = V，交流分量：1Vp-p，1KHz 调频信号参数：中心频率fc = KHz，最大频偏△fm= KHz
调制信号正弦波波形(信元)
调频信号FM波形(三角波)
调频信号FM波形(方波) 锁相环中鉴相器“A”端波形 锁相环中“B”端波形（信宿）
第二十三讲 反馈控制电路
第8章 反馈控制电路
概述
在通信系统和电子设备中，为了提高技术性 能，或者实现某些特殊的高指标要求，广泛采用 各种类型的反馈控制回路。
特别是在航空航天电子系统中, 由于收、发设备是 装在不同的运载体上, 二者之间存在相对运动, 必然产 生多普勒效应, 因此引入随机频差。
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件组成。
鉴 相 器(PD): 产生误差电压 Ud(t) 环路滤波器(LF): 产生控制电压 Uc(t)
电压控制振荡器(VCO):输出瞬时频率v
r ur(t)
ud(t) PD
参 考信 号
uc(t) LF
VCO 0
uo(t) v
输 出信 号
当v>r时， →Δ(t) → Ud(t) →Uc(t) → v ↓，
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第8章 反馈控制电路
o (t)
2 AM
相应的鉴相特性曲线如图所示，在|△ |</2范围内
为一条通过原点的直线，并向两侧周期性重复。
三角形鉴相特性
这种鉴相器是比较两个开关波形的相位差而获得所 需的鉴相电压，因而又将它称为符合门鉴相器。
锁相环也是以消除频率误差为目的的反馈控制电路， 但是它是利用相位误差去消除频率误差，因此当电路达到 平衡状态后，尽管存在剩余相位误差存在，但频率误差可 以降低到零，从而实现无频率误差的频率跟踪和相位跟 踪。
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第8章 反馈控制电路
锁相环是一个相位负反馈控制系统。它由三个基本部
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第8章 反馈控制电路
当△0，相乘后的波形为
上、下不等宽的双向脉冲，因而
在 |△ |</2的范围内，经过低
通滤波器，取出的平均分量（即 解调输出）为
o (t)
AM
1
0 cdt
AM [
2 dt
0
dt
2
dt] 2AM
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uc(t)
可控
uo(t)
器件
反馈 网络
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8.1 自动增益控制电路
AGC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。
高频 放大 器
混频 器
中频 至解调器 放大 器
直流 放大 器
AG C 检波 器
ur
直到 → Δ(t) = Δ∞，
v = r ，环路锁定。
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第8章 反馈控制电路
举例说明 （以一阶锁相环为例）
未锁定
锁定
可见，环路锁定过程中 e(t) 是从 0～2π周期的变化， 若干周期后使e= e∞，则环路被锁定。
环路锁定的充分必要条件
(t)
e
e
0
i
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第8章 反馈控制电路
各种反馈控制电路，由于它们均是利用误差产生控制 电压，去控制受控对象，当电路达到动态平衡以后，必然 存在一定的误差——称之为稳态误差。
AGC：电平误差△A (△U) AFC：频率误差△f APC（PLL）: 相位误差△
当f0 = fr（标称频率）时，鉴频器输出uc=0，压控振荡器振荡频率 不变；
当f0 fr 时，鉴频器就有误差电压ue输出，经过LP得到uc，uc控
制VCO的振荡频率，使VCO的频率f0发生变化。
变化的结果使频率误差 |f0 - fr| 减小到一定值Δf，自动控制过程 即停止，VCO即稳定于f0=frΔf 的频率上，环路进入锁定状态。
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第8章 反馈控制电路ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
通信系统反馈控制电路种类
传送信息的载波信号含有三个基本参数，即振幅、频率 和相位。反馈控制电路就是对这三个参数分别进行控制。
自动增益控制（AGC） 自动频率控制（AFC） 自动相位控制（APC） 其中自动相位控制电路又称为锁相环路（PLL）, 是应 用最广的一种反馈控制电路。
结论： PLL也是一种实现频率跟踪的自动控制电路，它与
AFC电路的区别在于可以实现无误差的频率跟踪，即fv = fr 而其它频率控制系统总是会存在频率差。
Demo: the Phenomenon of PLL in the Fourth Experiment .
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锁定状态的Δf 称为稳态频率误差（剩余频率误差）。
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第8章 反馈控制电路
8.3 锁相环的基本原理
新版：第4.2节 AFC电路是以消除频率误差为目的的反馈控制电路，基 本思想是利用频率误差电压去消除频率误差，因此当电路 达到平衡状态后，必然会有剩余频率误差存在，即频率误 差不可能为零。这是AFC的固有缺点。
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第8章 反馈控制电路
反馈控制电路的组成如图所示 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。
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
输出信号