【正文】 將可控器件作為線性器件對(duì)待 , 有 : y(t)=kcc(t) () ｋ c是比例系數(shù) 。 １ . 利用閉環(huán)傳遞函數(shù)Ｔ （ ｓ ） , 在給定參考信號(hào)Ｒ （ ｓ ） 的作用下 , 求出其輸出Ｙ （ ｓ ） , 然后作拉氏反變換 , 即可求出系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)ｙ （ ｔ ） , 其中包括暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)兩部分 。 若其中一個(gè)或一個(gè)以上極點(diǎn)位于復(fù)平面的右半平面或虛軸上 , 則環(huán)路是不穩(wěn)定的 。 一般用ｒ （ ｔ ） 、 ｘ （ ｔ ） 或 ｙ （ ｔ ） 的取值范圍來(lái)表示 。 這是接收機(jī)中幾乎不可缺少的輔助電路 。 反饋網(wǎng)絡(luò)由電平檢測(cè)器 、 低通濾波器和直流放大器組成 。 若Ux增大而使 Uy增大時(shí) , 環(huán)路產(chǎn)生的控制信號(hào) uc將使增益Ａ g減小 , 從而使 Uy趨于減小 。 尤其當(dāng)輸入為調(diào)幅信號(hào)時(shí) , 為了使調(diào)幅波的有用幅值變化不會(huì)被自動(dòng)增益控制電路的控制作用所抵消 （ 此現(xiàn)象稱為反調(diào)制 ） , 必須恰當(dāng)選擇環(huán)路的頻率響應(yīng)特性 , 使對(duì)高于某一頻率的調(diào)制信號(hào)的變化無(wú)響應(yīng) , 而僅對(duì)低于這一頻率的緩慢變化才有控制作用 。 同時(shí)也說(shuō)明 U y∞≠Ｕ y0, 即ＡＧＣ電路是有電平誤差的控制電路 。 所以 , 當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)后 , 仍會(huì)有電壓誤差存在 , 從對(duì)ＡＧＣ電路的實(shí)際要求考慮 , 一方面希望輸出信號(hào)振幅的變化越小越好 , 即與理想電壓振幅Ｕ y0的誤差越小越好；另一方面也希望容許輸入信號(hào)振幅Ｕ x的變化越大越好 , 也就是說(shuō) , 在給定輸出信號(hào)幅值變化范圍內(nèi) , 容許輸入信號(hào)振幅的變化越大 , 則表明ＡＧＣ電路的動(dòng)態(tài)范圍越寬 , 性能越好 。 ｎ g也可稱為增益動(dòng)態(tài)范圍 , 通常用分貝數(shù)表示 。 低通濾波器帶寬越寬 , 則響應(yīng)時(shí)間越短 , 但容易出現(xiàn)反調(diào)制現(xiàn)象 。 若輸入信號(hào)振幅 Ux變化范圍為177。 所以 , 當(dāng) Ux變化 + , 要求 Uy變化不超過(guò) +, 轉(zhuǎn)換成倍數(shù) , 分別為 。 １ 在簡(jiǎn)單ＡＧＣ電路里 , 參考電平 UR＝０ 。 所以 , 簡(jiǎn)單ＡＧＣ電路適用于輸入信號(hào)振幅較大的場(chǎng)合 。 當(dāng) Ux大于 Uxmin后 , 反饋環(huán)路接通 ,ＡＧＣ電路開始產(chǎn)生誤差信號(hào)和控制信號(hào) , 使放大器增益Ａ g有所減小 , 保持輸出信號(hào)Ｕ y基本恒定或僅有微小變化 。 “ 延遲 ” 二字不是指時(shí)間上的延遲 。 １ . 晶體管放大器的增益取決于晶體管正向傳輸導(dǎo)納 |yfe|, 而|yfe|又與晶體管工作點(diǎn)有關(guān) , 所以 , 改變發(fā)射極平均電流Ｉ E就可以使 |yfe|隨之改變 , 從而達(dá)到控制放大器增益的目的 。 , 當(dāng)輸入信號(hào)增強(qiáng)時(shí) , 為使增益減小 , Ｉ E應(yīng)該增大 , 所以Ｉ E的變化方向與輸入信號(hào)的變化方向應(yīng)該相同 。 專供增益控制用的ＡＧＣ管大多是正向ＡＧＣ管 。 Ｒ 2Ｃ 3組成低通濾波器 , 從檢波后的音頻信號(hào)中取出緩變直流分量作為控制信號(hào)直接對(duì)晶體管進(jìn)行增益控制 。 V1和 V2組成差分放大器 。 當(dāng)控制電壓 uc很小時(shí) , Ｉ C3很小 , 流經(jīng)Ｒ e1和Ｒ e2上的平均電流各為Ｉ C3／２ 。 eCRR??第 8章 反饋控制電路 在電視機(jī)中廣泛采用ＡＧＣ電路 。 當(dāng)輸入信號(hào)振幅 Ux超過(guò)某一定值Ux1后 , 先對(duì)中放進(jìn)行增益控制 , 而高放增益不變 , 這是第一級(jí)延遲 。 第 8章 反饋控制電路 第 8章 反饋控制電路 第 8章 反饋控制電路 圖像中頻集成電路ＨＡ１１２１５是一片２４腳大規(guī)模集成電路 , 由中頻放大 、 圖像檢波 、 預(yù)視放 、 ＡＧＣ檢波與放大 、 延遲ＡＧＣ和ＡＦＣ幾部分電路組成 。 高放ＡＧＣ控制信號(hào) UAGC從 10腳輸出到高頻放大器 。 選擇Ｖ ４３０ 基極的固定偏置電位Ｅ 1, 使其在全電視信號(hào)較弱時(shí)低于Ｖ ４３１ 的基極電位 , 則這時(shí)Ｖ ４３０ 截止 , 進(jìn)而Ｖ ４３８ 和Ｖ ４３９也截止 。 第 8章 反饋控制電路 當(dāng)其低于Ｅ 1時(shí) ,Ｖ ４３０ 瞬時(shí)導(dǎo)通 , 集電極上出現(xiàn)一個(gè)放大后的負(fù)向同步脈沖 , 經(jīng)Ｖ ４３８ 、 Ｖ ４３９ 反相放大后為正向同步脈沖 , 由峰值檢波器檢波 ,再經(jīng)五管反相放大器輸出中放ＡＧＣ電壓 。 由 10腳外接元件分壓得到的固定高放ＡＧＣ電壓被送至高頻放大器 , 使其增益保持不變 。 由圖可見 , 三級(jí)均為發(fā)射極負(fù)反饋增益控制電路 。 由于Ｒ 12 Ｒ 122及Ｒ 120的分壓和限流作用 , 在Ｕ AGC電壓下降時(shí) , Ｖ 111先是改變飽和深度 。 ＡＦＣ電路的控制參量是頻率 。 參考信號(hào) ωr=ω0+ωL 。 kb是鑒頻靈敏度 。 鑒頻器和壓控振蕩器均是非線性器件 , 但在一定條件下 , 可工作在近似線性狀態(tài) , 則ｋ p與ｋ c均可視為常數(shù) 。 )(1)()()(SHkkSHkksscbcbry????)(11)()(SHkksscbry????第 8章 反饋控制電路 參照式 （ 8． ２ ． ９ ）差角頻率 ωe的時(shí)域穩(wěn)態(tài)誤差值 : ωe∞= 例 設(shè)在圖 , 當(dāng) t＜ 0時(shí) , ωy=ωi=ω1, 若輸入信號(hào)角頻率 ωi在 t=0時(shí)刻由角頻率 ω1變?yōu)榱硪唤穷l率 ω2, 增量為 Δω, 求輸出信號(hào)角頻率的時(shí)域響應(yīng) ωy(t)的變化量 Δωy(t)和穩(wěn)態(tài)誤差值 ωe∞。 可見暫態(tài)響應(yīng)是由于低通濾波器而引起的 , 其衰減系數(shù)與低通濾波器的時(shí)間常數(shù)Ｒ Ｃ 成反比 。 wkkkkcbcb ??1 wkkkkcbcb ??1第 8章 反饋控制電路 由于鑒頻靈敏度和壓控靈敏度的增大受到器件特性的限制 , 因此 , 除了選用特性較好的器件外 , 在低通濾波器和ＶＣＯ之間加一直流放大器 , 或選用電壓增益大于１的有源低通濾波器 , 同樣可以達(dá)到減小穩(wěn)態(tài)誤差的效果 。 11 kkkwcb??第 8章 反饋控制電路 第 8章 反饋控制電路 , 擇其主要簡(jiǎn)介如下 。 圖 8． ４ ． 3是調(diào)幅接收機(jī)中ＡＦＣ電路方框圖 。 ２ 鑒頻器對(duì)輸入信噪比有一個(gè)門限要求 。 提高中放的信噪比可以通過(guò)降低其輸出噪聲來(lái)實(shí)現(xiàn) , 而降低噪聲又可采用壓縮中放帶寬的方法 。 顯然 , 采用調(diào)頻負(fù)反饋方法雖然減小了中放的輸出噪聲 , 但由于中頻頻偏被壓縮 , 使鑒頻器輸出解調(diào)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍減小 , 整體的鑒頻靈敏度降低 , 這一點(diǎn)是不利的 。 后者的目的是適當(dāng)減小輸入信號(hào)的頻偏 , 但并不希望它為零 , 因?yàn)槿珙l偏為零 , 則調(diào)制信息就丟失了 ， 只要中頻頻偏的大小所對(duì)應(yīng)的中放帶寬能使中放輸出信噪比高于鑒頻器解調(diào)門限或滿足要求就可以了 。 已知調(diào)頻壓控振蕩器中心頻率 fc=60 MHz, AFC時(shí)因頻率不穩(wěn)引起的最大頻率漂移為 200 kHz；晶振的振蕩頻率為 59 MHz, 因頻率不穩(wěn)引起的最大頻率漂移為 90 Hz；混頻器輸出頻率為兩輸入頻率之差；鑒頻器中心頻率 f0為1MHz, 輸出誤差電壓 ue=kb(ff0)；低通濾波器增益為 1, 帶寬小于調(diào)制信號(hào)最低頻率； k1kbkc=100。 第 8章 反饋控制電路 第 8章 反饋控制電路 設(shè) VCO輸出載頻的最大頻率漂移為 Δfy,VCO本身的最大頻率漂移為 Δfc。 這時(shí) , Δfy=Δfc=200kHz。 由于晶振的中心頻率為 59MHz, 最大頻率漂移為 90 Hz, 經(jīng) 10倍頻后中心頻率為 59MHz, 最大頻率漂移 Δfr=900Hz, 故混頻器輸出差頻為 1MHz, 最大頻率漂移為(ΔfyΔfr)。 第 8章 反饋控制電路 在電視接收機(jī)里 , 信號(hào)從天線進(jìn)入高頻調(diào)諧器 , 經(jīng)與本振頻率進(jìn)行混頻之后 , 送入中頻放大器 , 然后進(jìn)行視頻檢波 , 輸出全電視信號(hào) 。 這片集成電路包括中頻放大 、 視頻檢波 、 視頻放大 、 ＡＦＴ檢波等功能 。 相移網(wǎng)絡(luò) （ 由Ｌ 15 罩內(nèi)電容和Ｃ 151組成 ） , 再經(jīng) ⑦ 、 10腳送回片內(nèi) V80、V81的基極 。 第 8章 反饋控制電路 鎖 相環(huán)路 ＡＦＣ電路是以消除頻率誤差為目的的反饋控制電路 。 但它的基本原理是利用相位誤差電壓去消除頻率誤差 , 所以當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)之后 , 雖然有剩余相位誤差存在 , 但頻率誤差可以降低到零 , 從而實(shí)現(xiàn)無(wú)頻差的頻率跟蹤和相位跟蹤 。 如何利用相位誤差信號(hào)實(shí)現(xiàn)無(wú)頻差的頻率跟蹤 , 可用圖 8.５ .２所示的旋轉(zhuǎn)矢量說(shuō)明 。 這種情況稱之為鎖定 。 YU?iU?第 8章 反饋控制電路 經(jīng)過(guò)不斷地循環(huán)反饋 , 矢量的旋轉(zhuǎn)角速度逐漸加快 , 直到與 , 重新實(shí)現(xiàn) ωy＝ ωi, 這時(shí)環(huán)路再次鎖定 , 瞬時(shí)相位差 φ 0為恒值 , 為了建立鎖相環(huán)路的數(shù)學(xué)模型 , 需要先求出鑒相器 、 環(huán)路濾波器和壓控振蕩器的數(shù)學(xué)模型 。 即 : φ1(t)=φi(t)（ ωy0t+φy0） φ2(t)=φy(t)（ ωy0t+φy0） () 所以 , φ1(t)φ2(t)=φi(t)φy(t) () 若鑒相器采用模擬乘法器組成的乘積型鑒相器 , 根據(jù)鑒相特性和式 （ ） , 其輸出誤差電壓為 : 第 8章 反饋控制電路 ue(t)=kbsin［ φ1(t)φ2(t)］ =kbsin φe(t) () 其中 kb為鑒相器增益 , 是一常數(shù) 。 所以 , φ2(t)=kc∫t0uc(t)dt 可見 , 雖然ＶＣＯ的振蕩角頻率 ωy（ ｔ ） 與控制電壓 uc（ ｔ ） 成線性關(guān)系 , 但其瞬時(shí)相位變化 φ2（ ｔ ） 與 uc（ ｔ ） 卻是積分關(guān)系 。 固有頻差也就是輸入信號(hào)頻率與ＶＣＯ中心頻率的差值 。 第 8章 反饋控制電路 由于基本環(huán)路方程中包含了正弦函數(shù) , 所以是一個(gè)非線性微分方程 。 第 8章 反饋控制電路 鎖相環(huán)路有兩種不同的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程 , 一是跟蹤過(guò)程 , 二是捕捉過(guò)程 。 在鎖定后能夠繼續(xù)維持鎖定所允許的最大固有角頻差 Δω1m的兩倍稱為跟蹤帶或同步帶 。 所謂差拍電壓是指其角頻率 （ 此處是 Δω1） 為兩個(gè)角頻率 （ 此處是 ωi與 ωy0） 的差值 。 若瞬時(shí)角頻差 Δω1數(shù)值較大 , 則差拍電壓 ue(t)的頻率較高 ， 它的幅度在經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波器時(shí)可能受到一些衰減 ，VCO的輸出振蕩角頻率 ωy(t)上下擺動(dòng)的范圍也將減小一些 ， 故需要多次擺動(dòng)才能靠近輸入角頻率 ωi(t)， 即捕捉過(guò)程需要許多個(gè)差拍周期才能完成 , 因此捕捉時(shí)間較長(zhǎng) 。 圖中橫軸參量 Δω1表示固有角頻差 ， Δω1=ω′iω′y0。 由式 （ ） 可求得環(huán)路閉環(huán)傳遞函數(shù)和誤差傳遞函數(shù) 。 6?第 8章 反饋控制電路 第 8章 反饋控制電路 由式 （ ） 可求得環(huán)路閉環(huán)傳遞函數(shù)和誤差傳遞函數(shù) 。 第 8章 反饋控制電路 第 8章 反饋控制電路 解 : 由例 , 本例題中的 RC低通濾波器的傳遞函數(shù)為 : H(s)= , τ=RC 代入式 （ ） , 可求出相應(yīng)的誤差傳遞函數(shù) : 其中 , ζ= ,1 1 s??,2 2)( 2.22nnne wswsswssT??????),1(211?kkk cb第 8章 反饋控制電路 211 )(?kkkwn cb? 這是一個(gè)二階環(huán)路 , ζ稱為阻尼系數(shù) , ωn是 ζ＝０時(shí)系統(tǒng)的無(wú)阻尼振蕩角頻率 , 亦稱為自然諧振角頻率 。 12 kkk cbini ????第 8章 反饋控制電路 由式 （ ） 、 （ ） 和圖 , 增大ｋ b 、 ｋ c和 k1的值 （ 即增大環(huán)路直流增益 ） 可以減小穩(wěn)態(tài)相位誤差φe∞, 但相應(yīng)的阻尼系數(shù) ζ也會(huì)減小 , 從而使環(huán)路恢復(fù)到鎖定狀態(tài)所需要的時(shí)間延長(zhǎng) , 且會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖 。 集成鎖相環(huán)路的特點(diǎn)是不用電感線圈 , 依靠調(diào)節(jié)環(huán)路濾波器和環(huán)路增益 , 可對(duì)輸入信號(hào)的頻率和相位進(jìn)行自動(dòng)跟蹤 , 對(duì)噪聲進(jìn)行窄帶過(guò)濾 , 現(xiàn)已成為繼運(yùn)算放大器之后第二種通用的集成