任务5.2&5.3　 自动频率控制电路、锁相环路.

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1 任务5.2&5.3　 自动频率控制电路、锁相环路

2 本讲导航 § 5.2 自动频率控制电路 § 5.3 锁相环路 教学目的: 1．理解AFC、PLL电路的组成、工作原理及性能分析
§ 5.2 自动频率控制电路 § 5.3 锁相环路 教学目的: 1．理解AFC、PLL电路的组成、工作原理及性能分析 2．了解AFC、PLL电路的应用

3 教学重点及难点: 自动频率控制电路的作用、组成 及工作原理 锁相环路的作用、组成 及工作原理

4 5.2 自动频率控制电路 一、基本概念及应用 1.定义：自动频率控制也叫自动频率微调，它利用反馈控制量自动调节振荡器的振荡频率，使振荡频率稳定在某一预期的标准频率附近。 2.应用： (1)调幅接收机：稳定本振频率。 (2)调频发射机：稳定中心频率。

5 5.2 自动频率控制电路 二、AFC的工作原理 1 . 系统框图 2 . 工作原理 　 AFC电路的控制参量是频率。环路的输入信号uR的频率为fR，输出信号uO的频率为fO，它们之间的关系可根据频率比较器的类型而定。

6 5.2 自动频率控制电路 输出信号的频率可写为： 　　　　 fO =fO0 +kcuC(t) 式中，fO0是控制信号uC(t)=0时的振荡频率，称为VCO的固有振荡频率，kc是压控灵敏度。

7 5.2 自动频率控制电路 三、AFC的应用（发射机和接收机） 1 . 在调幅接收机中用于稳定中频频率 图 采用AFC的调幅接收机组成方框图

8 5.2 自动频率控制电路 2 .在调频发射机中用于稳定中心频率 fc VCO 图 采用AFC的调频器组成框图

9 5.3 锁相环路 　 锁相环路(PLL，Phase Lock Loop )也是一种以消除频率误差为目的的反馈控制电路。但它的基本原理：利用相位误差电压去消除频率误差，所以当电路达到平衡状态之后，虽然有剩余相位误差存在，但频率误差可以降低到零，从而实现无频差的频率跟踪和相位跟踪。 锁相环还具有可以不用电感线圈、易于集成化、性能优越等许多优点，因此广泛应用于通信、雷达、制导、导航、仪表和电机等方面。

10 5.3 锁相环路 一、基本工作原理 1. 组成框图 组成: (1) 鉴相器PD(Phase Detector); (2) 环路滤波器LF(Loop Filter):低通滤波器; (3) 压控振荡器VCO。

11 5.3 锁相环路 基本概念: (1)失锁：如果ui(t) 和uO(t)的频率不相等，则称锁相环路处于失锁状态，此时两个信号必然存在变动的相位差 ; (2)锁定：锁相环路工作过程中，如果信号ui(t)和uO(t)的相位差不断减小，最终可能等于某一较小的恒定值，就称锁相环路处于“锁定”状态 。

12 5.3 锁相环路 2. 工作原理 (1) “失锁”状态时，ui(t)和uo(t)进行相位比较，由PD输出一个与相位差成正比的误差电压ud(t) ; (2) ud(t)经LF滤波，取出其中缓慢变化的直流或低频电压分量uc(t)作为控制电压；

13 5.3 锁相环路 (3) uc(t)加到VCO上，控制VCO的振荡频率，使ui(t)和uo(t)的相位差不断减小，直至进入“锁定”状态。 　　　最终实现 Ｗｉ＝Ｗ ｏ

14 3 . 锁相环路PLL与自动频率控制AFC的区别
5.3 锁相环路 3 . 锁相环路PLL与自动频率控制AFC的区别 AFC PLL (1)PLL：利用相位差实现反馈控制，有相差，无频差 (2)AFC：利用频率差实现反馈控制，有相差，有频差

15 5.3 锁相环路 二、锁相环路的应用 　　因锁相环路具有良好的跟踪和窄带滤波特性，并且易于集成化、体积小、可靠性高、功能强大，因此在倍频器、分频器、混频器及调制解调器等电路中得以广泛的应用。

16 5.3 锁相环路 1 .锁相倍频电路 ‘ ‘ Wo = nWi

17 5.3 锁相环路 ２. 锁相分频电路 ‘ ‘ Wo = Wi / n

18 5.3 锁相环路 ３ .锁相混频电路 ‘ Wo = Wi + WL

19 5.3 锁相环路 ４ .锁相调频电路 　　采用锁相环路调频，能够得到中频频率稳定度极高的调频信号，锁相环使VCO的中心频率稳定在晶振频率上，同时调制信号也加至VCO上，从而实现调频。

20 5.3 锁相环路 ５ .锁相鉴频电路 　　当输入调频波的频率发生变化时，经PD和LF后将得到一个与输入信号的频率变化相同的控制电压，即实现鉴频。

21 本节小结： 1. AFC、PLL的定义、作用及应用 2. AFC、PLL的工作原理 3. AFC、PLL的应用

22 本讲作业 1.简述自动频率控制的功能。 2.简述自动频率控制的控制原理。 3.画出锁相环路的组成框图并简述各部分的作用,分析系统的工作过程。