锁相环路PLL及其他反馈控制电路

图6.1.4是晶体管 y fe I E 特性曲线，其中实线是普通 晶体管特性，虚线是AGC管特性。
简单AGC有 正向AGC和反向 AGC之分：
图6.1.4 晶体管 y fe I E 特性曲线
所谓反向AGC，是指当输入信号增强时，希望增益
减小，即 y f e 减小，则 I E 应该减小，所以I E 的变化方向与 输入 I E 信号的变化方向相反。
图6.1.6 具有延迟AGC的接收机框图
图中单独设置了提供AGC电压的AGC检波器。其
延迟特性由加在AGC检波器上的参考电压
决定。
r
6.1.1
当检波器输入信号 i a 的幅度小于 r 时，AGC检波
不工作，AGC电压为零，A器GC不起控制作用。 当检波器输入信号
i a 的幅度大于 r 时，
才起A控G制C 作用。其控制特 性如图6.1.7所示。
分类
自动振幅（增益）控制电路ALC (AGC) 自动频率控制电路AFC 自控相位控制电路APC
6.1
各种反馈控制电路，就其作用原理而言，都可看 作自动调节系统，它由反馈控制电路和受控对象两部 分组成，如图6.1.1所示。
图中，x i 和 x o 分别为反馈控制电路的输入量和输出
量，它们之间的关系是根据使用要求予以设定的，设
为相位。
o
6.1
6.1.1 自动电平控制电路（ALC）
自动电平控制电路的基本作用是减小因各种因素引起 系统输出信号电平的变化。例如，减小接收机因电磁 波传播衰落等引起输出信号强度的变化，稳定发射机 输出电平，并便于在一定范围内进行调整，可作为信 号发生器的稳幅机构或输出信号电平的调节机构等。
常见的自动电平控制电路用于调幅接收机时，称 为自动增益控制（Automatic Gain Control）电 路，简称为AGC电路。
为 xo gxi
控制过程：若 xo gxi 受某种因素的影响而遭到
破坏，则反馈控制器就对x
o
和x
进行比较，检测出它们
i
与预定关系之间的偏离程度，并产生相应的误差量 x e ，
x e 加到被控制对象上对 x o 进行调节，使 x o 和 x i 之间接
近到预定的状态（关系），而进入稳定状态。
第六章 反馈控制电路 与频率合成技术
本章重点： 相位反馈控制电路的（锁相环）的电路组成，基本
工作原理，基本环路方程，集成锁相环的应用。
本章难点： 锁相环路的相位反馈控制过程，捕捉过程的定性讨
论。
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6.1 反馈控制电路概述
各种通信和电子系统中，为了提高其性能指标， 或实现某些特殊的指标要求，广泛采用各类反馈控 制电路。
AGC电路具有的特性是：在没有控制电路时，接收
机的输出电压 o 随输入电压 i 的增大而增大（不考虑
外来信号过强时超出晶体管的线性工作范围）， 6.1.1
如图6.1.3中曲线①所示。具有AGC电路的接收机，
输出电压振幅 o 随输入电压 i 的增大而减小，如图6.1.3
曲线②所示。与 i 的这种关系曲线，称为简单AGC特曲
当 f r fo 时，鉴频器就有误差电压 e 输出，这个误差 电压 e 正比于频率误差 fo f r ，经过低通滤波器滤除
干扰及噪声后，得到控制电压 c ，利用控制电压 c
控制压控振荡器的振荡频率，最终使压控振荡器的频率
f o 发生变化；变化的结果使频率误差 fo f r 减小到一定
值 f ，自动控制过程即停止，压控振荡器即稳定于
fo fr f 的频率上，环路进入锁定状态。锁定状态的
f 称为稳态频率误差（剩余频率误差）。
6.1.2
6.1.3 自动相位控制电路（APC） (锁相环路——PLL)
图6.1.12为锁相环路的基本组成方框图。控制对
象为压控振荡器（VCO）；反馈控制器由检测相位差
的鉴相器（PD）和低通滤波器（LF）组成。
6.1.1
自动增益控制电路的作用是，当输入信号电压在很 大范围变化时，保持接收机输出电压几乎不变。
具有自动增益控制电路的超外差式接收机方框图如 图6.1.2所示。
图6.1.2 具有自动增益控制电路的超外差式接收机方框图
6.1.1
由检波器输出的低频电压，经低放和低功放到扬声 器，另一路经RC低通滤波器后，获得直流电流（或电压） 分量，以控制高放、变频和中放级增益。由于控制晶体 管放大器的增益，一般是需要功率的，如果检波器输出 功率不够，还可以在低通滤波器后加一直流放大器。
6.1.1
所谓的正向AGC，是
指当输入信号增强时，若
使增益减小，I E 应该增大，
所以 I E 的变化方向与输入
信号的变化方向相同。
图6.1.4 晶体管 y fe I E 特性曲线
AGC控制电压既可以从发射极送入，也可以从基极 送入，如图6.1.5所示。
图6.1.5 改变 I E 的增益控制电路
6.1.1
6.1.2 自动频率控制电路（AFC）
自动频率控制电路的控制对象是信号的频率。 AFC电路的主要作用是自动控制振荡器的振荡频率。 图6.1.9是自动频率控制电路的原理方框图。
图6.1.9 自动频率控制电路原理框图
6.1.2
该框图的自动频率调整过程是：压控振荡器的频率
f o 与标称频率 f r 在鉴频器中进行比较。当f r f o时，鉴 频器无输出，控制电压 c 0 ，压控振荡器振荡频率不变；
线。
图6.1.3 简单的AGC特性
6.1.1
图4.4.10是晶体管收音机中的简单AGC电路。调节可
变电阻 R 2 ，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，避免出现反调制。
图4.4.10 收音机中的实际二极管检波电路
6.1.1
控制放大器增益的方法主要有两种： 1、通过改变放大器本身的某些参数，如发射极电
i 。环路锁定时，两个旋转矢量之间的瞬时相位差便保
持恒值（ o ）。
6.1.3
图6.1.13 用旋转矢量说明PLL的相位（频率）控制过程
6.1.3
反馈控制电路的类型不同，需要比较和调节的参量 就不同。
6.1
自动电平控制电路需要比较和调节的参量为电压
（电流），相应的 x i 和 x o 为电压（电流）。
自动频率控制电路，需要比较和调节的参量为频
率，则相应的 x i 和 x o 为频率。
自动相位控制电路需要比较和调节的参量为相位，
则相应的
x
i和x
流、负载、电流分配比、恒流源电流、负反馈大小等； 2、插入可控衰减器来改变整个放大器的增益。 如晶体管放大器的增益取决于晶体管正向传输导纳
y f e ，而 y f e 又与晶体管工作点有关，所以，改变发射 极平均电流 I E 就可以使 y f e 随之改变，从而达到控制放 大器增益的目的。
6.1.1
图6.1.12 锁相环路的组成方框图
6.1.3
频率和相位之间存在着确定的关系。将输入信号电压
i ( t ) 和VCO电压 o ( t ) 分别用旋转矢量表示，如图6.1.13(a) 所示。矢量的转动角速度和相应的角位移就是所示电压
的角频率和相应的瞬时相位（ d dt）。
图6.1.13(b)所示为VCO角频率 o 等于输入信号角频率
6.1.1
简单AGC电路的优点是电路简单。主要缺点 是，一有外来信号，AGC立刻起作用，接收机的 增益就因受控制而减小。这对提高接收机的灵敏 度是不利的，尤其在外来信号很微弱时。
为了克服这个缺点，也就是希望外来信号大 于某值后，AGC才起作用，此时可采用延迟 AGC电路。
图6.1.6为具有延迟AGC的接收机电路框图。