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，就會產生控制電壓去改變電路的工作狀態，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，根據筆者十幾年的工作經驗，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，其功能是根據電路輸出信號幅度的大小來自動調節電路的增益。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點小）。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R7、VD對C2充電，在C2上充得上負下正的電壓，C2上負電壓經R2送到VT1的基極，與VT1原有的基極電壓（由電源經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，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（PLL）控制電路

2.1功能

鎖相環控制電路簡稱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，則會產生控制電壓去控制振蕩器，使振蕩器產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，比較結果產生誤差信號，誤差信號再經低通濾波器濾波平滑后形成控制電壓U，去調節壓控振蕩器產生的信號相位。

若振蕩器產生的信號（比較信號）相位與基準信號相同，如圖4（a）所示，相位比較器產生的誤差信號經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。

若振蕩器產生的信號相位超前基準信號，如圖4（b）所示，相位比較器產生的誤差信號經低通濾波后產生的控制電壓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。

若振蕩器產生的信號相位滯后基準信號，如圖4（C）所示，相位比較器產生誤差信號經低通濾波后產生的控制電壓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

筆者發現，理論知識扎實的同學，在工作崗位上，專業學術方面，業務能力非常強，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，根據十幾年的工作經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。