反馈控制电路的工作原理

张忠伟

（作者单位：安阳市中波转播台）

反馈控制电路的工作原理

张忠伟

（作者单位：安阳市中波转播台）

反馈控制是电子技术中一种非常重要的技术。其基本原理是先从电路的输出端取出一部分信号（取样信号），再对取样信号进行比较分析来判断电路的输出信号是否正常，若不正常，就会产生控制电压去改变电路的工作状态，使电路输出信号正常。

反馈控制电路；工作原理；电路输出

最近刚就业的同事，向笔者请教了一些复杂控制电路工作原理。其实这些电路他们在大学里都学过，笔者认为，他们之所以没有领会原因有二：其一，专业基础理论不扎实；其二，大学里的课程重视复杂的理论推导，公式计算，这对于专业功底较弱的学生来说较为吃力。

常用的反馈控制电路有很多类，根据笔者十几年的工作经验，在这里分两章介绍两种电路，自动增益控制电路（AGC）和锁相环控制电路（PCC）将这两种控制电路工作原理用通俗简明语言写下来，希望能给同行或大中专院校的学生们有所帮助。

1　自动增益控制（AGC）电路

1.1功能

自动增值控制电路简称AGC电路，其功能是根据电路输出信号幅度的大小来自动调节电路的增益。当输出信号幅度大时，将电路的增益调小，使电路输出信号幅度变小；当输出信号幅度小时，提高电路的增益，使电路输出信号幅度变大。

1.2三极管/电流与放大能力的关系

AGC电路一般是通过控制三极管的IC电流大小来改变电路的增益。三极管IC电流与放大能力的关系可用图1所示的曲线表示。

从图1的曲线中可以看出，当三极管的IC=I0时（B点），放大倍数越小。

图1　三极管IC电流与放大能力的关系曲线

将三极管的IC电流设在AB段范围内的AGC电路设为反向AGC电路。反向AGC是通过增大IC电流来提高电路增益，通过减小IC电流来降低电路增益。反向AGC电路一般将IC电流大小设在B1点（较B点小）。调幅收音机一般采用反向AGC电路。

将三极管的IC电流设在BC段范围内的AGC电路称为正向AGC电路，正向AGC电路是通过减小IC电流来提高电路增益，通过增大IC电流来降低电路增益。正向AGC电路一般将IC电流大小设在B2点（较B点大）。电视机一般采用正向AGC电路。

1.3AGC电路分析

图2是一种AGC电路，R7、VD、C2、R2构成AGC电路，用来控制VT1的增益，VT1的IC电流设置较小，故电路属于反向AGC电路。

图2　一种AGC电路

输入信号U1经C1送到三极管VT1基极，放大后从集电极输出，再由VT2进一步放大，然后从集电极输出，VT2输出信号U0分作两路：一路去后级电路，另一路送给AGC电路。当输出信号U0为正半周时，二极管VD不能导通；当U0为负半周时，VD导通，U0电压经R7、VD对C2充电，在C2上充得上负下正的电压，C2上负电压经R2送到VT1的基极，与VT1原有的基极电压（由电源经R1提供）叠加，VT1基极电压略有降低。AGC过程：若输入信号U1幅度很大，该信号经VT1、VT2放大后，从VT2集电极输出的U0信号幅度也增大（与正常幅度比较），U0信号的负半周幅度也增大，U0信号经R7、VD对C2充得的上负下正电压很高，即C2上负电压很低，C2很低的上负电压通过R2使VT1基极电压下降很多，VT1的Ib减小，IC也减小，由于VT1工作在反向AGC状态，IC电流减小，VT1放大能力下降，VT1输出信号幅度减小，VT2输出信号U0也减小，U0信号回到正常的幅度。也就是说，当输出信号增大导致输出信号幅度增大时，AGC电路自动减小放大电路的增益。将输出信号幅度调回到正常值。

当输入信号减小时，输出信号幅度会随之减小，AGC电路会自动增大放大电路的增益，具体过程可自行分析。

2　锁相环（PLL）控制电路

2.1功能

锁相环控制电路简称PLL电路，又称自动相位控制电路（APC电路），其功能是将振荡器产生的信号与基准信号进行相位比较，若两信号相位差不多符合要求，则会产生控制电压去控制振荡器，使振荡器产生的信号相位超前或滞后，直到两信号相位差符合要求。

2.2工作原理

PLL电路主要由相位比较器、低通滤波器和压控振荡器组成。PLL电路组成件图3。电路工作原理如下。

压控振荡器产生频率为F的信号，该信号一路作为比较信号送到相位比较器，另一路作为输出信号提供给其他电路。在相位比较器中，振荡器送来的比较信号F与基准电路送来的基准信号F0进行相位比较，比较结果产生误差信号，误差信号再经低通滤波器滤波平滑后形成控制电压U，去调节压控振荡器产生的信号相位。

若振荡器产生的信号（比较信号）相位与基准信号相同，如图4（a）所示，相位比较器产生的误差信号经低通滤波后形成的控制电压U=0V，即不控制振荡器，振荡器输出信号相位不变。

若振荡器产生的信号相位超前基准信号，如图4（b）所示，相位比较器产生的误差信号经低通滤波后产生的控制电压U＜0V,该电压控制振荡器，使振荡器输出信号相位后移，以便与基准信号同相。

若振荡器产生的信号相位滞后基准信号，如图4（C）所示，相位比较器产生误差信号经低通滤波后产生的控制电压U＞0V，该电压控制振荡器，使振荡器输出信号相位前移，以便与基准信号同相。

图3　PLL电路组成

图4　基准信号与比较信号的三种相位比较情况

PLL电路与AFC电路的控制对象都是振荡器，AFC电路以控制振荡器频率为目的，而PLL电路以控制振荡器信号相位为目的，实际上PLL电路控制稳定后，比较信号不但相位与基准信号保持同步，两者频率也相同，所以PLL电路是一种精度更高的控制电路。

AFC电路就像是指挥两支行进队伍的指挥官，它只要求两支队伍行进速度相同，而不管哪支队伍在前或在后；PLL电路也像是指挥两支行进队伍的指挥员，但它除了要求两支队伍行进速度形同外，还要求两支队伍人员并排前行（或者始终保持一定的距离前行），如果一支队伍超前，则要求该队伍减慢行进速度，当两支队伍同步后，如果一直保持同速行进，就会一直保持同步同速。

3　结语

笔者发现，理论知识扎实的同学，在工作岗位上，专业学术方面，业务能力非常强，工作起来得心应手，非常轻松，而理论知识比较差的同事，工作上非常吃力，压力很大，所以笔者认为基础理论非常重要，要从基础学起，重点在于概念的理解，根据十几年的工作经验写了两个反馈控制电路工作原理，笔者觉得相对来说还计较简单（省略了复杂的公式推导计算，重视概念解释），希望能给同行及大中专院校的学生们提供帮助。