1、278思考題與習題6.1 有哪幾種反饋控制電路，每一類反饋控制電路控制的參數(shù)是什么，要達到的目的是什么？答：自動增益控制（AGC）電路、自動頻率控制（AFC）電路、自動相位控制（APC）電路三種控制參量分別為信號的電平、頻率、和相位AGC電路可用于控制接收通道的增益，它以特性增益為代價，換取輸入信號動態(tài)范圍的擴大使輸出幾乎不隨輸入信號的強弱變化而變化。AFC電路用于穩(wěn)定通信與電子系統(tǒng)中的頻率源利用頻率誤差信號來調(diào)節(jié)輸出信號的頻率，使輸出頻率穩(wěn)定。APC電路以相位誤差去消除頻率誤差。6.2 AGC的作用是什么？主要的性能指標包括哪些？答：AGC電路可用于控制接收通道的增益，它以特性增益為代價，換

2、取輸入信號動態(tài)范圍的擴大使輸出幾乎不隨輸入信號的強弱變化而變化。其性能指標有兩個：動態(tài)范圍和響應時間6.3 AFC的組成包括哪幾部分，其工作原理是什么？答：AFC由以下幾部分組成：頻率比較器、可腔頻率電路、中放器、鑒頻器、濾波器工作原理:在正常情況下，接收信號的載波為f，本振頻率f混頻輸出的中頻為f。sLI若由于某種不穩(wěn)定因素使本振發(fā)生了一個偏移+紂?；祛l后的中頻也發(fā)生同樣的偏移，成L為f+紂，中頻輸出加到鑒頻器的中心頻率f，鑒頻器就產(chǎn)生了一個誤差電壓，低通濾波ILI器去控制壓控振蕩器，使壓控振蕩器的頻率降低從而使中頻頻率減小，達到穩(wěn)定中頻的目的6.4比較AFC和AGC系統(tǒng)，指出它們之間的異同

3、。6.5 鎖相與自動頻率微調(diào)有何區(qū)別？為什么說鎖相環(huán)路相當于一個窄帶跟蹤濾波器？6.6 有幾種類型的頻率合成器，各類頻率合成器的特點是什么？頻率合成器的主要性能指標有哪些？答：頻率合成器有三種：直接式頻率合成器、鎖相頻率合成器（包括倍頻鎖環(huán)、混頻鎖相環(huán)、除法降頻鎖相環(huán)）、直接數(shù)字式頻率合成器。直接式頻率合成器是直接對參考頻率源進行混頻分頻和倍頻得到所需頻率是一個開環(huán)系統(tǒng)；鎖相頻率合成器是鎖相環(huán)進行頻率合成，是一個閉環(huán)譏數(shù)字頻率合成器是一種全數(shù)字化的頻率合成器，是一個開環(huán)系統(tǒng)。頻率合成器的主要性能指標有：頻率準確度和頻率穩(wěn)定度、頻率分辨率（頻率步長）、頻率范圍、頻率轉(zhuǎn)換時間（或頻率時間）、相位噪

4、聲和雜散、功耗和體積等6.7 PLL的主要性能指標有哪些？其物理意義是什么？答:我們可以用“穩(wěn)”“準”“快”“可控”、“抗擾”五大指標衡量PLL的優(yōu)劣。（a）“穩(wěn)”是指環(huán)的穩(wěn)定性。PLL的穩(wěn)定是它工作的前提條件，若環(huán)路由負反饋變成了正反饋，就不穩(wěn)定了。理論分析表明，一、二階環(huán)路是無條件千金之子環(huán)。（b）“準”是指環(huán)路的鎖定精度。PLL鎖定后沒有頻差，只有剩余相差，所以鎖定精度由剩余相差來表征，我們希望相差越小越好，（c）“快”是環(huán)路由失鎖進入鎖定狀態(tài)的時間，所以鎖定時間由捕獲時間來表征，我們希望快捕時間與捕獲時間越短越好。（d）“可控”指環(huán)路能進入鎖定與維持鎖定的頻差范圍，通常前者以快捕帶與捕

5、獲帶來表征，而后者以同步帶來表征。我們希望捕獲帶和同步帶越大越好，這樣環(huán)路的可控能力就越強；（e）“抗擾”指一號對干擾或噪聲的過濾能力。這種能力可由環(huán)路信噪比、輸出相位抖動方差、失鎖概率等表征。6.8 AFC電路達到平衡時回路有頻率誤差存在，而PLL在電路達到平衡時頻率誤差為零，這是為什么？PLL達到平衡時，存在什么誤差？答：AFC電路是一個負反饋閉合環(huán)路，它利用頻率誤差信號來調(diào)節(jié)輸出信號的頻率，使輸出頻率穩(wěn)定。AFC電路在達到最后狀態(tài)時，兩個頻率不可能完全相等，存在剩余頻差。PLL電路是以消除頻率誤差為目的的反饋電路，但其基本原理是利用相位誤差消除頻率誤差，所以當電路達到平衡狀態(tài)時雖然有剩余

6、相位誤差存在，但頻率誤差可以降到0從而實現(xiàn)無頻率誤差的頻率跟蹤和相位跟蹤。6.9 鎖相環(huán)路合成法頻率合成器根據(jù)哪些特點分為模擬式與數(shù)字式兩大類？它們各有何優(yōu)缺點？6.10為什么在鑒相器后面一定要加入環(huán)路濾波器？題6.11圖6.11題6.11圖是調(diào)頻接收機AGC電路的兩種設計方案，試分析哪一種可行，并加以說明。6.12在題6.12圖所示的鎖相環(huán)路中，已知A二2兀x25krad/sV，f二50kHz，A=2，鑒or1相器的最大輸出電壓0.7V，試求環(huán)路的同步帶。若R=3.6kQ，C=0.3aF，試求環(huán)路的快捕帶。題6.12圖解：（1）同步帶Aw=±AAAA（0），苴中A（0）=1，則Ld

7、10FFAw=±0.7Vx2x2兀x25krad/(sgV)=±219.9x103rad/sL2）快捕帶Aw廠土:字=±lAwLlRC219.9x103rad/s=±14.27x103rad/s3.6x103x0.3x10-66.13在題6.12圖所示的鎖相環(huán)路中，當輸入頻率發(fā)生突變Aw=100rad/s時，要求環(huán)路的i穩(wěn)態(tài)相位誤差為0.1說,試確定放大器的增益A1。已知Ad=25mV/說，A0=l03rad/sV,RC=10-3s。Aw=i=eg解：9=汁=AAA；(o)，因為af(s)S0o1dF1疋=11=1+sRCR+sC所以A(0)=1Fl00

8、rad/sAAw1AAA(0)q25x10-3V/radx10-3rad/(sgV)xO.lradodFeg6.14已知一階鎖相環(huán)路鑒相器的最大輸出電壓V=2V,壓控振蕩器的A二104HZ/V(或do2x104rad/sV)，壓控振蕩器的振蕩器頻率w二2兀x106rad/s。問當輸入信號頻率ow二2兀x1015x103rad/s時，環(huán)路能否鎖定？若能，穩(wěn)態(tài)相差等于多少？此時控制電壓i等于多少？6.15在某鎖相環(huán)路中，鑒相器靈敏度A二1V/rad，壓控靈敏度A二2兀x105rad/sV，輸入do信號頻率f二1MHz,vCO的固有頻率f二1.02MHz。io(1) 若環(huán)路濾波器采用有源比例積分器，

9、其直流增益A(0)二10，可使環(huán)路入鎖.試求F鎖定后的剩余相差，以及鑒相器與濾波器輸出端的直流電壓。(2) 若環(huán)路濾波器采用RC積分濾波器或無源比例積分濾波器，試問環(huán)路能否鎖定？dU解：題中K指的是9二0時的，單位是V/rad。ded9eAw=2兀(f-f)=2兀(1-1.02)x106rad/s=2兀x0.02x106rad/soio(1)對正弦鑒相特性，u=Ksin9=Usin9，此時K的單位是V,則鎖定后的剩ddeded余相差為9eAw.-2kx0.02x106o=arcsinKKF(0)1x2kx106x10dV=arcsin(-0.02)沁-0.02rad鑒相器的直流輸出電壓為(0)

10、=Ksin9(g)=Usin9(g)u-0.02vdede濾波器的輸出端的直流電壓為u=u(o)xF(0)Q0.02x10=0.2Vcd(2)對于正弦鑒相特性，RC積分器和無源比例積分器的F(0)=1甲d)=arcsin蘭土)=arcsin(0.2)e2兀X106X1環(huán)路能夠鎖定。6J6無低通濾波器的一階鎖相環(huán)路，PD的靈敏度Ad=1V/rad，VCO的A=2兀x104rad/sV，輸入信號頻率f=1MHz，VCO的固有頻率f=1.25MHz，oio試問：(1)環(huán)路有無可能捕捉入鎖？(2) 若f調(diào)低到1.008MHz。有無可能入鎖？剩余相差®是多少？oea(3) 若要求剩余相差不超過

11、5o，f應調(diào)到多少？o解：對于無低通濾波器的一階鎖相環(huán)路，同步帶=捕捉帶。(1)如用正弦鑒相特性Aw=2兀(ff)=2兀(1一1.25)x106rad/s=2nx0.25x106rad/soioKK=1x2兀x104rad/sdV>KK，所以環(huán)路不能入鎖。dV(兀兀、如用題6。16圖所示鑒相特性即9在-丁：怎之間是線性鑒相特性，則由鎖定eI22丿條件得；兀Aw=K9K=1xx2kx104=2kx1.57x104<2kx25x104也不能入鎖。odeV2(2)Aw=2k(ff)=2k(11.008)x106=2kx0.008x106rad/soio用正弦鑒相特性|Aw|=2kx0.0

12、08x106<KK=2kx104dV所以能夠入鎖，其剩余相差為2kx0.8x1042kx104=arcsin(0.8)=530=0.8rad9=45.860e如用題6。16圖所示的鑒相特性，則AwoKKdVm）A®2兀（f-f）3）串a(chǎn)丿二arcsm卄二arcsmi0二5oeKK2KX104dV匚：=0.087則f二0.99913MH1040z6.17如題6.17圖所示鎖相環(huán)中，輸入信號頻率的變化為二100rad/s，鑒相器的ir./丫°?Z_題6。16圖開關(guān)乘法器作相位檢測器的鑒相特性A二25mV/rad，VCO的A二2兀x103rad/sV，RC=10-3S，要求

13、穩(wěn)態(tài)相位誤差為do0.1rad，試確定放大器的增益A題6.17圖解：=103rad/s，保證A®二100rad/s的范圍內(nèi)，低通濾器能通過RCm0.1=arcsinmKKKdVA®100因為m很小，所以上式可寫成e0.1沁sin=一KKK25X10-3xKx103dV得K=40。即要放大器的增益為40617鎖相環(huán)路采用無源比例積分濾波器，已知同步帶AfL-±10kHz，VCO的A二10kHz/V，試求鑒相靈敏度。o解：（1）如用正弦鑒相特性，則A®=±KF（0）K式中F（0）=1HdVA®mKV巴=1V/rad104（2）如用題6。1

14、6圖所示的鑒相特性，A®=±KmF（0）KHdeV兀式中m=±e2Aw貝Kd=申F(0K=eV2Kx104=2V/radx1x2kx104k2618某鎖相環(huán)路PD的Ad=2V/rad。VCO的A=2兀x104rad/sV,中心頻率f=103kHz。輸入信號頻率f=1.01x106Hz，i濾波器為無源積分濾波器，試求：穩(wěn)態(tài)相位誤差。VCO的直流控制電壓環(huán)路的同步范圍。（1）（2）（3）解：設用正鑒相特性1）Aw®=arcsineKF(0)KdV2kx(1.01x106-106)=arcsin=arcsin0.52x1x2兀x104申=3002）3）eU=K

15、sin申=2x0.5=1Vdde同步帶Aw=±KF(0)K=±2x1x2kx104=±4兀x104rad/sVw+Aw同步范圍一0H2k200kx104+4kx104200kx104-4kx1041020x103H:980xx103HzZ6.19將題6.20圖所示的鎖相環(huán)路用來解調(diào)調(diào)頻信號。設環(huán)路的輸入信號u(t)=Vsin(wt+10sin2兀x103t),已知，有源比例積分濾波器的參數(shù)為iimrR=17.7k0,R=0.94k0,C=0.03尸,A=250mV/rad,A=40,12dA=2kx25x103rad/sV，試求放大器輸出1kHz的音頻電壓振幅卩o

16、0m題6.20圖解：因為Vo(s)sQ(s)sH(s)0(s)o=iAAH(s)=H(s)1+H(s)A(s)=±fsr1/AAAA(s)式中H0丿=s1oFos其中i=RC=0.53x10-3s,爲=RC=0.028x10-3sTT()AAA4()AAA1+sr83x10-3(巾u“)所以H(s丿=-oA(s)=-o2=s+37.5x10-3丿s2osFssr1H(s)83x10-3(s+37.5x10-3)H(s)=o()=1+H(s)s2+83x10-3sx2.96x10-9o已知Ap=MsinQti(t)f所以叫）=V片(t)=mqcosQt=2兀x103cos2兀x1031

17、(rad/s)i-dt其中Vp=25x10-3rad/Sim所以Sm=H(Q)=2工5；0-3H(Q)=0.4H(Q)o83x103+37.5x103)其中HjQ=2.96x109-Q2+85x103jQ.5x83x103H(q)=2.96x109-Q2+Q2x103Q)當Q=2兀x103rad/s時，H（2兀x103）a1則V=0.4VQm6.20在題6.20圖所示的鎖相環(huán)路中，若將環(huán)路濾波器改為簡單RC濾波器，則當環(huán)路的輸入信號u（t）二Vsin（t+MsinQt）時，試證明：為實現(xiàn)不失真解調(diào)，必須滿足下列關(guān)iimrf系式QA<()2mc證明：不失真解調(diào)的兩個條件為（1）快捕帶大于或

18、等于調(diào)頻波的最大頻偏AAo；（2）環(huán)路帶寬大于或等于調(diào)制頻率o>Q。根據(jù)式AoHc采用簡單濾波器RC時o=Ao,（Ao匕QoHccm6.21鎖相環(huán)直接調(diào)頻電路組成如題6.22圖所示。由于鎖相環(huán)為無頻差的自動控制系統(tǒng)，具有精確的頻率跟蹤特性，它有很高的中心頻率穩(wěn)定度。試分析該電路的工作原理。題6.22圖6.22鎖相可變倍頻器如題6.23圖所示。已知鑒相器的靈敏度Ad二O.lV/rad,壓控振蕩器的靈敏度A二1.1x107rad/(sV),環(huán)路輸入端的基準信號(由晶振產(chǎn)生)頻率f為12.5kHz,or反饋支路中的固定分頻器的分頻比P=8，可變分頻器的分頻比M=653793。試求VCO輸出信號

19、的頻率范圍及頻率間隔。題6.23圖解：環(huán)路鎖定時,f=厶rMP所以VCO輸出信號的頻率范圍f=MPf=(653:793)x8x12.5二(653:793)x100二65300:79300(kHz)or頻率間隔紂=8x12.5=100(kHz)6.23電路如題6.24圖所示，試求輸出頻率的變化范圍，以及輸出頻率的間隔N=760950。題6.24圖解：PD的輸入為f'=10KHiZ(f(1)當分頻器為760時，f'=10KH=f'=-0十760iZo(10丿所以f=f'x10x760=760x102KH0iZ當分頻器為950時f=f'xlOx950=950xl02KH0iZ即輸出頻率在前76MH:95MH的范圍內(nèi)變化。ZZ(95-76)x106(2)輸出頻率在