《高频电路——非线性电子线路》PPT课件：第六章 反馈控制电路（6.2）锁相环路性能分析

第6章反馈控制电路 第6章反馈控制电路 62锁相环路性能分析 62.1基本环路方程 62.2捕捉过程的定性讨论 6.2.3跟踪特性

第 6 章 反馈控制电路 6.2 锁相环路性能分析 6.2.1 基本环路方程 6.2.2 捕捉过程的定性讨论 6.2.3 跟踪特性

第6章反馈控制电路 分析环路锁定的动态过程及其性能特点。 62.1基本环路方程 、鉴相器 vi(t) 鉴相器 作用:比较两个输 (t vo(t) 入电压之间的相位差, 产生相应的输出电压 ( 图621鉴相器的电路模型 设a1为参考角频率。 a2-VCO未加控制电压时的固有振荡角频率

分析环路锁定的动态过程及其性能特点。 6.2.1 基本环路方程 (a) 图 6–2–1 鉴相器的电路模型 一、鉴相器 作用：比较两个输 入电压之间的相位差， 产生相应的输出电压 vd (t) 。 设 r 为参考角频率。 r — VCO 未加控制电压时的固有振荡角频率

第6章反馈控制电路 vi(t) do (t) 鉴相器 dt vo(t) do(t) 0=0.+ dt 图621鉴相器的电路模型 即 vo(t=yom cost+ ()+ 般取φ=2 T

(a) 图 6–2–1 鉴相器的电路模型 t t d d ( ) i i r     t t d d ( ) o o r     即 vo(t) = Vom cos[r t + o(t) + ] 一般取 2   

第6章反馈控制电路 vi( 鉴相器 vo(t) 图6-2-1鉴相器的电路模型 即 vo(t=yom sin[at+ oI 鉴相器输出的平均电压v(O)= Ad sing: Aa-鉴相器最大输出电压q(O)=q(0)-(0

(a) 图 6–2–1 鉴相器的电路模型 即 vo(t) = Vom sin[r t + o(t)] 鉴相器输出的平均电压 vd (t) = Ad sine(t) Ad — 鉴相器最大输出电压 e(t) = i(t) - o(t)

第6章反馈控制电路 电路模型 p (t) (t) d SIn (t) o(t) 图6-2-1鉴相器的电路模型

电路模型 (b) 图 6–2–1 鉴相器的电路模型

第6章反馈控制电路 二、压控振荡器(VCO) 压控振荡器是振荡频率随控制电压变化的振荡器,是 环路中固有的积分环节。 0-0r 特性曲线 在有限的控制电压范围 内,用线性方程近似表示 Covet) A一压控灵敏度,v=0 处的斜率,单位rad/s.V 图6-22VCO的电路模型

二、压控振荡器(VCO) 压控振荡器是振荡频率随控制电压变化的振荡器，是 环路中固有的积分环节。 特性曲线 (a) 图 6–2–2 VCO 的电路模型 在有限的控制电压范围 内，用线性方程近似表示 o - r  Aovc(t) Ao — 压控灵敏度，vc = 0 处的斜率，单位 rad/s  V

6音反馈控制电路 根据=.+ do(t) dt do(t) O.=0.+ dt do(t) 可得 dt @r=Aov( 或g(t)=Av()d 图6-2-2CO的电路模型 用微分算子p=ddt表示 ve(n) 9(t) 电路模型

(a) 图 6–2–2 VCO 的电路模型 o - r  Aovc(t) t t d d ( ) i i r  根据    t t d d ( ) o o r     ( ) d d ( ) o c o A v t t t   可得 或 t A v t t t     ( ) ( )d 0  o o c 用微分算子 p = d/dt 表示 p v t t A ( ) ( ) c  o  o 电路模型

第6章反馈控制电路 三、环路低通滤波器 作用:滤除鉴相器输出电流中的无用组合分量及其干 扰分量,以达到环路要求的性能,并保证环路的稳定性。 1.简单RC滤波器 传递函数 V(s)1/(sC) Va(s) R+l/(sc) 1+ST 图62-3环路低通滤波器 式中,z=RC (a)简单RC滤波器

三、环路低通滤波器 作用：滤除鉴相器输出电流中的无用组合分量及其干 扰分量，以达到环路要求的性能，并保证环路的稳定性。 1．简单 RC 滤波器 图 6–2–3 环路低通滤波器 (a)简单 RC 滤波器 传递函数 R sC s sC V s V s A s      1 1 1/( ) 1/( ) ( ) ( ) ( ) d c F 式中， = RC

第6章反馈控制电路 2.无源比例积分滤波器 传递函数 A1(S)= R2+1/(sC)1+s2 R1+R2+1/(sC)1+s(x1+z2) 式中,v=R1C,z2=R2C。 R R 图623环路低通滤波器 (b)无源比例积分滤波器

2．无源比例积分滤波器 图 6–2–3 环路低通滤波器 (b)无源比例积分滤波器 传递函数 1 ( ) 1 1/( ) 1/( ) ( ) 1 2 2 1 2 2 F            s s R R sC R sC A s 式中，1 = R1C ，2 = R2C

第6章反馈控制电路 3.有源比例积分滤波器 R C 传递函数 R 集成运放满足理想化条件时 ve(t) R2+1/(sC)1+s F S 图6-23环路低通滤波器 (c)无源比例积分滤波器 式中,1=R1C,z2=R2C 以微分算子p替换s,得微分方程 v(0)=A(p)ya()

3．有源比例积分滤波器 图 6–2–3 环路低通滤波器 (c)无源比例积分滤波器 传递函数 集成运放满足理想化条件时 1 2 1 2 F 1/( ) 1 ( )   s s R R sC A s   -   - 式中，1 = R1C ，2 = R2C 以微分算子 p 替换 s ，得微分方程 vc(t) = AF (p)vd (t)