張忠偉

（作者單位：安陽(yáng)市中波轉(zhuǎn)播臺(tái)）

反饋控制電路的工作原理

張忠偉

（作者單位：安陽(yáng)市中波轉(zhuǎn)播臺(tái)）

反饋控制是電子技術(shù)中一種非常重要的技術(shù)。其基本原理是先從電路的輸出端取出一部分信號(hào)（取樣信號(hào)），再對(duì)取樣信號(hào)進(jìn)行比較分析來(lái)判斷電路的輸出信號(hào)是否正常，若不正常，就會(huì)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(hào)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(qǐng)教了一些復(fù)雜控制電路工作原理。其實(shí)這些電路他們?cè)诖髮W(xué)里都學(xué)過(guò)，筆者認(rèn)為，他們之所以沒(méi)有領(lǐng)會(huì)原因有二：其一，專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論不扎實(shí)；其二，大學(xué)里的課程重視復(fù)雜的理論推導(dǎo)，公式計(jì)算，這對(duì)于專(zhuān)業(yè)功底較弱的學(xué)生來(lái)說(shuō)較為吃力。

常用的反饋控制電路有很多類(lèi)，根據(jù)筆者十幾年的工作經(jīng)驗(yàn)，在這里分兩章介紹兩種電路，自動(dòng)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(jiǎn)明語(yǔ)言寫(xiě)下來(lái)，希望能給同行或大中專(zhuān)院校的學(xué)生們有所幫助。

1　自動(dòng)增益控制（AGC）電路

1.1功能

自動(dòng)增值控制電路簡(jiǎn)稱(chēng)AGC電路，其功能是根據(jù)電路輸出信號(hào)幅度的大小來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)電路的增益。當(dāng)輸出信號(hào)幅度大時(shí)，將電路的增益調(diào)小，使電路輸出信號(hào)幅度變小；當(dāng)輸出信號(hào)幅度小時(shí)，提高電路的增益，使電路輸出信號(hào)幅度變大。

1.2三極管/電流與放大能力的關(guān)系

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

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

圖1　三極管IC電流與放大能力的關(guān)系曲線

將三極管的IC電流設(shè)在AB段范圍內(nèi)的AGC電路設(shè)為反向AGC電路。反向AGC是通過(guò)增大IC電流來(lái)提高電路增益，通過(guò)減小IC電流來(lái)降低電路增益。反向AGC電路一般將IC電流大小設(shè)在B1點(diǎn)（較B點(diǎn)?。?。調(diào)幅收音機(jī)一般采用反向AGC電路。

將三極管的IC電流設(shè)在BC段范圍內(nèi)的AGC電路稱(chēng)為正向AGC電路，正向AGC電路是通過(guò)減小IC電流來(lái)提高電路增益，通過(guò)增大IC電流來(lái)降低電路增益。正向AGC電路一般將IC電流大小設(shè)在B2點(diǎn)（較B點(diǎn)大）。電視機(jī)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(gòu)成AGC電路，用來(lái)控制VT1的增益，VT1的IC電流設(shè)置較小，故電路屬于反向AGC電路。

圖2　一種AGC電路

輸入信號(hào)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(jìn)一步放大，然后從集電極輸出，VT2輸出信號(hào)U0分作兩路：一路去后級(jí)電路，另一路送給AGC電路。當(dāng)輸出信號(hào)U0為正半周時(shí)，二極管VD不能導(dǎo)通；當(dāng)U0為負(fù)半周時(shí)，VD導(dǎo)通，U0電壓經(jīng)R7、VD對(duì)C2充電，在C2上充得上負(fù)下正的電壓，C2上負(fù)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(guò)程：若輸入信號(hào)U1幅度很大，該信號(hào)經(jīng)VT1、VT2放大后，從VT2集電極輸出的U0信號(hào)幅度也增大（與正常幅度比較），U0信號(hào)的負(fù)半周幅度也增大，U0信號(hào)經(jīng)R7、VD對(duì)C2充得的上負(fù)下正電壓很高，即C2上負(fù)電壓很低，C2很低的上負(fù)電壓通過(guò)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(hào)幅度減小，VT2輸出信號(hào)U0也減小，U0信號(hào)回到正常的幅度。也就是說(shuō)，當(dāng)輸出信號(hào)增大導(dǎo)致輸出信號(hào)幅度增大時(shí)，AGC電路自動(dòng)減小放大電路的增益。將輸出信號(hào)幅度調(diào)回到正常值。

當(dāng)輸入信號(hào)減小時(shí)，輸出信號(hào)幅度會(huì)隨之減小，AGC電路會(huì)自動(dòng)增大放大電路的增益，具體過(guò)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(jiǎn)稱(chēng)PLL電路，又稱(chēng)自動(dòng)相位控制電路（APC電路），其功能是將振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行相位比較，若兩信號(hào)相位差不多符合要求，則會(huì)產(chǎn)生控制電壓去控制振蕩器，使振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)相位超前或滯后，直到兩信號(hào)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(hào)，該信號(hào)一路作為比較信號(hào)送到相位比較器，另一路作為輸出信號(hào)提供給其他電路。在相位比較器中，振蕩器送來(lái)的比較信號(hào)F與基準(zhǔn)電路送來(lái)的基準(zhǔn)信號(hào)F0進(jìn)行相位比較，比較結(jié)果產(chǎn)生誤差信號(hào)，誤差信號(hào)再經(jīng)低通濾波器濾波平滑后形成控制電壓U，去調(diào)節(jié)壓控振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)相位。

若振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)（比較信號(hào)）相位與基準(zhǔn)信號(hào)相同，如圖4（a）所示，相位比較器產(chǎn)生的誤差信號(hào)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(hào)相位不變。

若振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)相位超前基準(zhǔn)信號(hào)，如圖4（b）所示，相位比較器產(chǎn)生的誤差信號(hào)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(hào)相位后移，以便與基準(zhǔn)信號(hào)同相。

若振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)相位滯后基準(zhǔn)信號(hào)，如圖4（C）所示，相位比較器產(chǎn)生誤差信號(hào)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(hào)相位前移，以便與基準(zhǔn)信號(hào)同相。

圖3　PLL電路組成

圖4　基準(zhǔn)信號(hào)與比較信號(hào)的三種相位比較情況

PLL電路與AFC電路的控制對(duì)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(hào)相位為目的，實(shí)際上PLL電路控制穩(wěn)定后，比較信號(hào)不但相位與基準(zhǔn)信號(hào)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(jìn)隊(duì)伍的指揮官，它只要求兩支隊(duì)伍行進(jìn)速度相同，而不管哪支隊(duì)伍在前或在后；PLL電路也像是指揮兩支行進(jìn)隊(duì)伍的指揮員，但它除了要求兩支隊(duì)伍行進(jìn)速度形同外，還要求兩支隊(duì)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(duì)伍超前，則要求該隊(duì)伍減慢行進(jìn)速度，當(dāng)兩支隊(duì)伍同步后，如果一直保持同速行進(jìn)，就會(huì)一直保持同步同速。

3　結(jié)語(yǔ)

筆者發(fā)現(xiàn)，理論知識(shí)扎實(shí)的同學(xué)，在工作崗位上，專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)方面，業(yè)務(wù)能力非常強(qiáng)，工作起來(lái)得心應(yīng)手，非常輕松，而理論知識(shí)比較差的同事，工作上非常吃力，壓力很大，所以筆者認(rèn)為基礎(chǔ)理論非常重要，要從基礎(chǔ)學(xué)起，重點(diǎn)在于概念的理解，根據(jù)十幾年的工作經(jīng)驗(yàn)寫(xiě)了兩個(gè)反饋控制電路工作原理，筆者覺(jué)得相對(duì)來(lái)說(shuō)還計(jì)較簡(jiǎn)單（省略了復(fù)雜的公式推導(dǎo)計(jì)算，重視概念解釋?zhuān)?，希望能給同行及大中專(zhuān)院校的學(xué)生們提供幫助。