反饋控制電路基礎知識

在通信系統、自動控制系統和電子儀器等設備中，為了實現某種功能，或改善某種性能指標，常采用反饋控制電路。反饋控制是指將系統中某一輸出物理量（如信號振幅或頻率或相位）的一部分或全部回送到輸入端與輸入物理量進行比較，從而控制輸出物理量的過程。把系統的輸出端和輸入端所構成的閉合回路，稱作反饋控制環路。反饋控制系統如圖11.1所示。



1.1 自動振幅控制電路

在無線電通信系統中，有時需要接收近距離大功率電臺的信號，有時需要接收遠距離小功率電臺的信號，又有時，即使是接收同一電臺的信號，但由于接收機或發射機的移動，產生衰落，使得接收電波的場強有很大的變化。人們希望接收機解調出的信號不論是模擬的，或數字的，它的振幅應在一個較小的范圍內變化，以便對信號進行正確的識別與處理。這就需要采用自動振幅控制電路，為了實現自動振幅控制，往往采用控制解調前各級增益來達到要求，所以這種自動振幅控制電路，就是人們常說的自動增益控制電路（AGC），它的電路原理方框如圖11.2所示。



當電磁場場強較弱時，檢波器輸出的信號較小，通過濾波器，濾除低頻信號，保留反映載波強弱的直流信號Ud，直流Ud與基準電壓Eg比較，若小于Eg，直流比較放大器無控制信號Uc輸出，這就使得高頻放大器，混頻器和中頻放大器處于最大增益的工作狀態。當電磁場場強較強時，濾波器輸出直流信號Ud大于基準電壓Eg，直流比較放大器輸出控制信號Uc使高放、混頻、中放的增益下降。當電磁場場強更強時，Ud更大，Uc更大，高放，混頻，中放的增益下降得更多。如果沒有AGC，在弱信號工作正常時，在強信號作用下，高放、混頻、中放電路可能出現過載，使接收信號產生嚴重的非線性失真和各種干擾。反過來，若在強信號工作正常時，弱信號可能收不到，或湮沒于一片噪聲之中。

衡量AGC作用的技術指標是AGC控制范圍，它定義為在一定的信噪比和非線性失真條件下，輸入信號動態范圍與輸出信號動態范圍的對數差。



改變高放、混頻和中放增益的途徑，通常有如下三種方法：



第三，分流控制法，將控制元件并接在信號的傳輸路徑中，當AGC信號作用在控制元件上，使控制元件等效交流電阻下降，對信號進行分流，達到控制增益的目的?？刂圃梢允嵌O管，三極管、場效應管，還可以是PIN二極管。AGC直流控制電壓作為二極管的偏置，使二極管等效交流電阻改變，對信號進行分流。AGC直流控制電壓作為三極管基極偏置，也可改變三極管集電極與發射極之間的等效交流電阻。場效應管處于可變電阻區工作，AGC直流控制電壓作為場效應管的柵極偏置，可改變漏源之間的等效交流電阻。PIN二極管是由重摻雜P+材料——輕摻雜N材料——重摻雜N+材料順序構成的二極管，中間的輕摻雜N材料區叫I層，也叫做本征層，由于該層多子即電子濃度低，經擴散后于形成一個很寬的耗盡層，所以PIN二極管中儲存的載流子壽命較長，對高頻信號呈現出惰性，通過它的高頻電流可以大于直流電流。PIN二極管對高頻電流呈現出線性電阻的作用，若增大直流偏置，即可減小其等效交流電阻。以上四種器件，都是隨AGC控制信號增大，其等效交流電阻變小，從而實現分流作用，降低增益。