第八章 反馈控制电路 §8-1 自动增益控制电路 §8-2 自动频率控制电路 学习要点： 掌握常用控制电路的基本工作原理

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1 第八章 反馈控制电路 §8-1 自动增益控制电路 §8-2 自动频率控制电路 学习要点： 掌握常用控制电路的基本工作原理
第八章 反馈控制电路 §8-1 自动增益控制电路 §8-2 自动频率控制电路 学习要点： 掌握常用控制电路的基本工作原理 了解自动增益控制电路、自动频率控制电路 和自动相位控制电路的结构和原理

2 自动增益、频率控制电路 8-1-1 概述 8-1-2 AGC控制电路工作原理 8-1-3 AGC控制电压的产生 8-1-4 AGC控制电路
概述 AGC控制电路工作原理 AGC控制电压的产生 AGC控制电路 AFC系统的工作原理 AFC系统的应用 退出

3 8-1-1 概述 ——一种自动调节系统，其作用是通过环路自身的调解，使输 入、输出之间保持某种预定的关系。广泛用于通信系统
和其它电子设备中，用于提高技术性能指标或实现某些特 定功能。例如，在放大电路中采用负反馈之后，可以增加 带宽， 减小失真，提高电路的稳定性。 反馈控制电路分为三种：1）自动增益控制电路； 2）自动频率控制电路； 3）自动相位控制电路。 概述 自动增益控制（AGC）——是接收机的重要辅助电路之一，它 能够使接收机的输出电平保持一定

4 自动增益控制电路（AGC）存在的意义——
接收机的输出电平取决于输入信号电平以及接收机的增益。而在实际接收过程中，因各种原因会导致接收到的信号电平发生很大波动（弱的几微伏，强的几百毫伏）。 1）如果接收机增益↓→强信号能正常接收，而弱信号将接 收不到，造成信号的丢失； 2）如果接收机的增益↑→弱信号能正常接收，而强信号有 可能使接收机过载而导致阻塞。 因此，人们期望接收机的增益随输入信号的强弱而变化，即输入信号弱时，接收机增益升高；输入信号强时，接收机增益减小，以补偿输入信号强弱的影响，达到减小输出信号电平变化的目的。

5 8-1-2 AGC 控制电路工作原理 增益调节方法—— 1）手动增益控制：对于长时间强弱不变的信 号适用，比如电
视接收机“对比度”的调节，收音机的音量 控制等。 2）自动增益控制：对于短时间内强弱经常变化的信号适用。 AGC 控制电路工作原理 自动增益控制电路组成框图如下所示 1）可控增益放大器——用于放大输入信号ui，其增益大小取 决于控制电压UC； 2）振幅检波器、直流放大器和比较器共同构成反馈控制器—— 可控增益放大器的输出交变信号→振幅检波器变成直流 信号→经直流放大器放大输出→在比较器中与参考电平 UR比较产生直流控制电压UC→用于控制可控增益放大器 的增益。

6 当输入ui幅度增加而使输出uo幅度增加时→通过反馈控制器产生的控制电压UC→就会使Au减小；反之依然。
比较器 直流 放大器 振幅 检波器 可控增益放大器 Au UR uo 工作原理—— 当输入ui幅度增加而使输出uo幅度增加时→通过反馈控制器产生的控制电压UC→就会使Au减小；反之依然。 这样，通过环路的反馈控制作用，可使输入信号ui幅度增大或减小时，输出信号uo幅度基本保持恒定或在一个很小的范围内变化，从而实现自动增益控制的目的。

7 下图是具有AGC电路的电视接收机方框图 工作原理——
uAGC 中放Ⅲ 高放 变频 中放Ⅰ 预视放 视放 至 显 像 管 中放Ⅱ AGC 放大 检波 抗干扰 电路 延迟 AGC放大 工作原理—— 天线接收的信号经高放、变频、中放后进行检波，取出视频信号→预视放对视频信号进行放大后→分别输送到下一级视频放大和抗干扰电路去除干扰→再经AGC检波、放大电路取出AGC电压uAGC（输入信号强，uAGC大；输入信号弱，uAGC小）→uAGC除控制中放增益外，还经延迟放大控制高放增益（uAGC大，增益低；uAGC小，增益高）→即达到自动控制增益的目的。

8 8-1-3 AGC 控制电压的产生 控制电压uAGC产生方式分类—— 平均值型、峰值型、键控型、峰值键控型AGC电路等。

9 上图是广播收音机中广泛采用的平均值型AGC电路。图中二极管VD和阻容R1、R2、C1、C2构成检波器。中频信号电压uI经检波后，除得到音频信号外，还得到一个平均值分量U0，其大小与中频载波电平成正比，而与调幅度无关，此电压可用作AGC电压。低通平滑滤波器RPCP能够把检波后的音频分量去掉，使uAGC不受音频信号的影响，从而使送到前级去的控制增益的电压只与载波电平有关，实现增益控制。 AGC 控制电路 ——AGC控制电路形式很多，选择时应根据不同系统对AGC的 要求而定。 下面简单介绍一种常用的——控制晶体管发射极电流IE来实现增益控制电路。

10 晶体管放大器增益与跨导gm有关→而gm与管子的Q点有关
故改变IE（Q点变）→放大器增益变→从而达到控制放大器增益的目的。 为了实现控制IE的目的，一般将uAGC加到管子的基极或发射极上（如上图中uAGC加到基极，由于受控管为NPN型，故uAGC应为负极性）

11 8-2-1 AFC系统的工作原理 ——自动频率控制（AFC）也称自动频率微调，在通信及其 他电子设备中得到广泛的应用。
作用——自动控制振荡器的振荡频率，以达到某一预定的要求 AFC系统分类——1）跟踪式：一般通信设备中多采用 2）搜索式：多用于雷达设备中 AFC系统原理方框图如图所示 输出 uC uD fo fr 标准 频率源 鉴频器 低通 滤波器 压控 振荡器

12 工作原理—— 标准频率源：一般是石英晶体振荡器； 压控振荡器（即VCO）：其输出信号频率随输入控制电压uC而 改变。 设标准频率源的频率为fr，压控振荡器的频率为fo。在鉴频器中fr与fo进行比较，输出一个与这两个频率之差（fo－fr）成正比的电压uD（称：误差电压），低通滤波器滤除交流成分，输出的直流控制电压uC迫使压控振荡器的振荡频率fo接近fr。经历上述循环过程，最后使fo与fr之差达到某一最小值Δf时，自动微调过程停止，环路进入锁定状态。 Δf——剩余频率误差，简称“剩余频差”。 fr+Δf——电路振荡频率

13 8-2-2 AFC系统的应用 ——广泛应用于发射机和接收机中的自动频率微调电路 1．采用AFC电路的调频发射机 fc fr 调制信号
调频信号输出 混频器 窄带 低通 调频 振荡器 晶体 缓冲 放大器 限幅 鉴频器

14 工作原理—— 混频器的两路输入分别为fc（调频输出）和fr（参考 频率信号源，由石英晶体振荡器构成。频率稳定度很高。）； 限幅鉴频器的中心频率调整在（fr－fc）上。 当由于某种原因使fc发生漂移时→混频输出的差频也变化→限幅鉴频器的输出电压变化→经窄带低通滤波器将反映调频漂移程度的变化电压加到调频振荡器上，调节其振荡频率，使其漂移减小，稳定度提高。 2．采用AFC电路的调幅接收机

15 它比普通调幅接收机增加了限幅鉴频器、低通滤波器和直流放大器，同时将本振改为压控振荡器。
至低放 调幅波输入 混频器 中频 放大器 包络 检波器 限幅 鉴频器 低通 滤波器 直流 压控 振荡器 它比普通调幅接收机增加了限幅鉴频器、低通滤波器和直流放大器，同时将本振改为压控振荡器。 混频器输出的中频信号经中频放大后，除送到包络检波器外，还送到限幅鉴频器进行鉴频。 工作原理——由于限幅鉴频器的中心频率调在规定的中频上，鉴频器就可以将偏离于中频的频差变换成电压，该电压经低通滤波器和直流放大器后作用于压控振荡器，压控振荡器的振荡频率发生变化，使偏离于中频的频率误差减小。

16 课后小结——见黑板 这样，在AFC电路的作用下，接收机的输入调幅信号载频和压控振荡器频率之差接近于中频。

17 思考题： 1. 什么是反馈控制电路？根据控制的参量不同，反馈控制 电路通常分为几种？ 2. AGC电路有什么作用?它的基本组成是什么？ 3. 无线电接收机中为什么要设置AGC电路？ 4. 什么叫做自动频率控制？借助图8.2.1简述AFC工作原理 5. 列举一个应用AFC的实例，画出结构框图并简述工作原理 作业题： P 、2；P 、2 预习：锁相环电路