文档介绍：概述
反馈控制电路的基本原理与分析方法
自动增益控制电路
自动频率控制电路
锁相环路
章末小结
第8章反馈控制电路
返回主目录
第8章反馈控制电路
以上各章分别介绍了放大电路、振荡电路、调制电路和解调电路。由这些功能电路可以组成一个完整的通信系统或其它电子系统, 但是这样组成的系统其性能不一定完善。例如, 在调幅接收机中, 天线上感生的有用信号的强度往往由于电波传播衰落等原因会有较大的起伏变化, 导致放大器输出信号时强时弱不规则变化, 有时还会造成阻塞。又如, 在通信系统中, 收发两地的载频应保持严格同步, 使输出中频稳定, 而要做到这一点也比较困难。
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, 必然产生多卜勒效应, 因此引入随机频差。所以, 为了提高通信和电子系统的性能指标, 或者实现某些特定的要求, 必须采用自动控制方式。由此, 各种类型的反馈控制电路便应运而生了。
根据控制对象参量的不同, 反馈控制电路可分为以下三类: 自动增益控制(Automatic Gain Control, 简称AGC), 自动频率控制(Automatic Frequency Control, 简称AFC)和自动相位控制(Automatic Phase Control, 简称APC)。其中自动相位控制电路又称为锁相环路(Phase Locked Loop, 简称PLL), 是应用最广的一种反馈控制电路。
反馈控制电路的基本原理与分析方法
。
在反馈控制电路里, 比较器、控制信号发生器、可控器件和反馈网络四部分构成了一个负反馈闭合环路。其中比较器的作用是将外加参考信号r(t)和反馈信号f(t)进行比较, 输出二者的差值即误差信号e(t), 然后经过控制信号发生器送出控制信号c(t), 对可控器件的某一特性进行控制。对于可控器件, 或者是其输入输出特性受控制信号c(t)的控制(如可控增益放大器), 或者是在不加输入的情况下, 本身输出信号的某一参量受控制信号c(t)的控制(如压控振荡器)。而反馈网络的作用是在输出信号y(t)中提取所需要进行比较的分量, 并送入比较器。
需要注意的是, 。根据输入比较信号参量的不同, 图中的比较器可以是电压比较器、频率比较器(鉴频器)或相位比较器(鉴相器)三种, 所以对应的r(t)和f(t)可以是电压、频率或相位参量。误差信号e(t)和控制信号c(t)一般是电压。可控器件的可控制特性一般是增益或频率, 所以输出信号y(t)的量纲是电压、频率或相位。
根据参考信号的不同状况, 反馈控制电路的工作情况有两种。
1 参考信号r(t)不变, 恒定为r0假定电路已处于稳定状态, 输入信号x(t)恒定为x0, 输出信号y(t)恒定为y0, 误差信号恒定为e0。
现由于输入信号x(t)或可控器件本身的特性发生变化, 导致输出信号y(t)发生变化, 产生一个增量Δy, 从而产生一个新的反馈信号f(t), 经与恒定的参考信号r0比较, 必然使误差信号发生变化, 产生一个增量Δe。误差信号的变化将使可控器件的特性发生变化, 从而使y(t)变化的方向与原来变化的方向相反, 也就是使Δy减小。经过不断地循环反馈, 最后环路达到新的稳定状态, 输出y(t)趋近于原稳定状态y0。
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。
2. 参考信号r(t)变化
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。
由此可见, 这种反馈控制电路可使输出信号y(t)跟踪参考信号r(t)的变化。
反馈控制电路和负反馈放大器都是闭环工作的自动调节系统, 区别在于组成上的不同。负反馈放大器一般是一个线性系统, 可利用线性电路的分析方法。而反馈控制电路中的比较器不一定是线性器件, 例如锁相环中的鉴相器就是非线性器件。所以, 根据具体电路的组成情况, 对于反馈控制电路需分别采用线性或非线性的分析方法。但是, 在分析某些性能指标时, 在一定条件下, 某些非线性环节可以近似用线性化的方法处理。例如, 鉴相器在输入信号相位差较小时, 其输出电压与输入