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        反饋控制電路的工作原理

        2016-10-14 02:27:08張忠偉
        西部廣播電視 2016年8期
        關鍵詞:基極三極管控制電路

        張忠偉

        (作者單位:安陽市中波轉播臺)

        反饋控制電路的工作原理

        張忠偉

        (作者單位:安陽市中波轉播臺)

        反饋控制是電子技術中一種非常重要的技術。其基本原理是先從電路的輸出端取出一部分信號(取樣信號),再對取樣信號進行比較分析來判斷電路的輸出信號是否正常,若不正常,就會產(chǎn)生控制電壓去改變電路的工作狀態(tài),使電路輸出信號正常。

        反饋控制電路;工作原理;電路輸出

        最近剛就業(yè)的同事,向筆者請教了一些復雜控制電路工作原理。其實這些電路他們在大學里都學過,筆者認為,他們之所以沒有領會原因有二:其一,專業(yè)基礎理論不扎實;其二,大學里的課程重視復雜的理論推導,公式計算,這對于專業(yè)功底較弱的學生來說較為吃力。

        常用的反饋控制電路有很多類,根據(jù)筆者十幾年的工作經(jīng)驗,在這里分兩章介紹兩種電路,自動增益控制電路(AGC)和鎖相環(huán)控制電路(PCC)將這兩種控制電路工作原理用通俗簡明語言寫下來,希望能給同行或大中專院校的學生們有所幫助。

        1 自動增益控制(AGC)電路

        1.1功能

        自動增值控制電路簡稱AGC電路,其功能是根據(jù)電路輸出信號幅度的大小來自動調節(jié)電路的增益。當輸出信號幅度大時,將電路的增益調小,使電路輸出信號幅度變小;當輸出信號幅度小時,提高電路的增益,使電路輸出信號幅度變大。

        1.2三極管/電流與放大能力的關系

        AGC電路一般是通過控制三極管的IC電流大小來改變電路的增益。三極管IC電流與放大能力的關系可用圖1所示的曲線表示。

        從圖1的曲線中可以看出,當三極管的IC=I0時(B點),放大倍數(shù)越小。

        圖1 三極管IC電流與放大能力的關系曲線

        將三極管的IC電流設在AB段范圍內的AGC電路設為反向AGC電路。反向AGC是通過增大IC電流來提高電路增益,通過減小IC電流來降低電路增益。反向AGC電路一般將IC電流大小設在B1點(較B點?。?。調幅收音機一般采用反向AGC電路。

        將三極管的IC電流設在BC段范圍內的AGC電路稱為正向AGC電路,正向AGC電路是通過減小IC電流來提高電路增益,通過增大IC電流來降低電路增益。正向AGC電路一般將IC電流大小設在B2點(較B點大)。電視機一般采用正向AGC電路。

        1.3AGC電路分析

        圖2是一種AGC電路,R7、VD、C2、R2構成AGC電路,用來控制VT1的增益,VT1的IC電流設置較小,故電路屬于反向AGC電路。

        圖2 一種AGC電路

        輸入信號U1經(jīng)C1送到三極管VT1基極,放大后從集電極輸出,再由VT2進一步放大,然后從集電極輸出,VT2輸出信號U0分作兩路:一路去后級電路,另一路送給AGC電路。當輸出信號U0為正半周時,二極管VD不能導通;當U0為負半周時,VD導通,U0電壓經(jīng)R7、VD對C2充電,在C2上充得上負下正的電壓,C2上負電壓經(jīng)R2送到VT1的基極,與VT1原有的基極電壓(由電源經(jīng)R1提供)疊加,VT1基極電壓略有降低。AGC過程:若輸入信號U1幅度很大,該信號經(jīng)VT1、VT2放大后,從VT2集電極輸出的U0信號幅度也增大(與正常幅度比較),U0信號的負半周幅度也增大,U0信號經(jīng)R7、VD對C2充得的上負下正電壓很高,即C2上負電壓很低,C2很低的上負電壓通過R2使VT1基極電壓下降很多,VT1的Ib減小,IC也減小,由于VT1工作在反向AGC狀態(tài),IC電流減小,VT1放大能力下降,VT1輸出信號幅度減小,VT2輸出信號U0也減小,U0信號回到正常的幅度。也就是說,當輸出信號增大導致輸出信號幅度增大時,AGC電路自動減小放大電路的增益。將輸出信號幅度調回到正常值。

        當輸入信號減小時,輸出信號幅度會隨之減小,AGC電路會自動增大放大電路的增益,具體過程可自行分析。

        2 鎖相環(huán)(PLL)控制電路

        2.1功能

        鎖相環(huán)控制電路簡稱PLL電路,又稱自動相位控制電路(APC電路),其功能是將振蕩器產(chǎn)生的信號與基準信號進行相位比較,若兩信號相位差不多符合要求,則會產(chǎn)生控制電壓去控制振蕩器,使振蕩器產(chǎn)生的信號相位超前或滯后,直到兩信號相位差符合要求。

        2.2工作原理

        PLL電路主要由相位比較器、低通濾波器和壓控振蕩器組成。PLL電路組成件圖3。電路工作原理如下。

        壓控振蕩器產(chǎn)生頻率為F的信號,該信號一路作為比較信號送到相位比較器,另一路作為輸出信號提供給其他電路。在相位比較器中,振蕩器送來的比較信號F與基準電路送來的基準信號F0進行相位比較,比較結果產(chǎn)生誤差信號,誤差信號再經(jīng)低通濾波器濾波平滑后形成控制電壓U,去調節(jié)壓控振蕩器產(chǎn)生的信號相位。

        若振蕩器產(chǎn)生的信號(比較信號)相位與基準信號相同,如圖4(a)所示,相位比較器產(chǎn)生的誤差信號經(jīng)低通濾波后形成的控制電壓U=0V,即不控制振蕩器,振蕩器輸出信號相位不變。

        若振蕩器產(chǎn)生的信號相位超前基準信號,如圖4(b)所示,相位比較器產(chǎn)生的誤差信號經(jīng)低通濾波后產(chǎn)生的控制電壓U<0V,該電壓控制振蕩器,使振蕩器輸出信號相位后移,以便與基準信號同相。

        若振蕩器產(chǎn)生的信號相位滯后基準信號,如圖4(C)所示,相位比較器產(chǎn)生誤差信號經(jīng)低通濾波后產(chǎn)生的控制電壓U>0V,該電壓控制振蕩器,使振蕩器輸出信號相位前移,以便與基準信號同相。

        圖3 PLL電路組成

        圖4 基準信號與比較信號的三種相位比較情況

        PLL電路與AFC電路的控制對象都是振蕩器,AFC電路以控制振蕩器頻率為目的,而PLL電路以控制振蕩器信號相位為目的,實際上PLL電路控制穩(wěn)定后,比較信號不但相位與基準信號保持同步,兩者頻率也相同,所以PLL電路是一種精度更高的控制電路。

        AFC電路就像是指揮兩支行進隊伍的指揮官,它只要求兩支隊伍行進速度相同,而不管哪支隊伍在前或在后;PLL電路也像是指揮兩支行進隊伍的指揮員,但它除了要求兩支隊伍行進速度形同外,還要求兩支隊伍人員并排前行(或者始終保持一定的距離前行),如果一支隊伍超前,則要求該隊伍減慢行進速度,當兩支隊伍同步后,如果一直保持同速行進,就會一直保持同步同速。

        3 結語

        筆者發(fā)現(xiàn),理論知識扎實的同學,在工作崗位上,專業(yè)學術方面,業(yè)務能力非常強,工作起來得心應手,非常輕松,而理論知識比較差的同事,工作上非常吃力,壓力很大,所以筆者認為基礎理論非常重要,要從基礎學起,重點在于概念的理解,根據(jù)十幾年的工作經(jīng)驗寫了兩個反饋控制電路工作原理,筆者覺得相對來說還計較簡單(省略了復雜的公式推導計算,重視概念解釋),希望能給同行及大中專院校的學生們提供幫助。

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