第1章__锁相环路的基本原理与性能分析.pptVIP

加速度误差 a、 对于采用 的环路 这几种环路不能跟踪频率斜升信号 b、 对于采用 的环路 c、 对于采用 的环路 稳态相差与环路输入相位及环路类型关系 结论： 同一环路对不同变化的输入相位，其跟踪性能不同； 不同环路对同一种输入相位，其跟踪性能不同； 增加环路滤波器中的理想积分滤波器的个数，可以改善环路的跟踪性能。 §1-2-2 稳定性分析 一、稳定性问题 锁相环路是一个反馈控制系统,它一定存在是否稳定的问题。如二阶线性系统那样,一旦阻尼系数 小于零,系统就变成了振荡系统,当然就不稳定了。 环路满足稳定性条件是环路正常工作的前提。 二、稳定性判别方法——波特准则 如果系统在开环时是稳定的，那么闭环后仍然稳定的条件是： 其中： 开环增益达到0dB时的频率称为增益临界频率,用符号?T表示； 开环相移达到π的频率称为相位临界频率,用符号? K表示； 环路是稳定的情况 环路是不稳定的情况 三、 稳定余量 稳定余量表征了环路的稳定程度。 稳定余量分为相位余量和增益余量。 由此可见： 通过稳定余量也可以判别环路的稳定性。 0， 环路稳定； ＝0，环路处于临界状态； 0， 环路不稳定。 0， 环路稳定； ＝0，环路处于临界状态； 0， 环路不稳定。 §1-2-3 线性化锁相环路的瞬态响应 一、瞬态相差： 1、根据输入的相位 ，求解 ； 2、根据F(p),求解E(p); 3、求解 ； 4、求 的反拉氏变换。即 求解环路瞬态相差的步骤： 以采用 的环路为例，分析三种输入相位的情况下，环路的瞬态相差。 1、输入相位阶跃时 θ1(t)=Δθ·1(t) 其拉氏变换为： 求解s1、s2； 理想二阶锁相环路对相位阶跃输入的误差响应曲线 由曲线看出,在t=0时,环路有最大的相位误差值Δθ, 显然, 这个最大的Δθ值不应超过鉴相特性的线性范图。 2. 输入频率阶跃输入频率阶跃时 其拉氏变换 求解s1、s2； 采用不同的环路滤波器的锁相环路， 具有不同的环路特性。 根据环路传递函数可知，其特性由 决定。 引入自动调节系统中常用的参数 不同的环路滤波器的锁相环路的 对于有源滤波器，如A很大时，可以采用理想积分滤波器来分析； 如A不是很大时，就不能采用理想积分滤波器来分析，可采用修正的方法处理； 对于有源比例积分滤波器： 其闭环传递函数为： 取： 则： 取 可见： 有源比例积分滤波器与无源比例积分滤波器具有相同的表达式，可以用无源比例积分滤波器的公式分析有源比例积分滤波器。 §1-1-4 锁相环路的频率响应 锁相环路的频率响应：环路在角频率为?的正弦输入相位调制下，稳态输出相位与输入相位的比值。 环路滤波器对环路的频率响应影响很大，对于不同的环路其频率响应不同。 以两种不同的环路为例进行分析： 1、采用F(p)=1的环路 环路的闭环频率响应 K越小，环路的 3dB带宽越小，环路对干扰的滤除能力越强 显然，其具有低通滤波器的特性。 截止频率： 环路的误差频率响应 其具有高通滤波器的特性 截止频率： 2、采用理想积分滤波器的环路 环路的闭环频率响应 理想二阶环的闭环对数振幅频率响应 理想二阶环的闭环相位频率响应 即 幅频特性与 有关 可见,理想二阶环对输入相位来说,也相当于一个低通滤波器。在x1的频率范围内,对数振幅响应超过0dB。且阻尼系数越小,其峰值越高。所有曲线在 x= 处相交于0dB。在x 的范围以内,对数振幅响应急剧下降。下降的斜率随ζ的不同而不同, ζ 越小下降得越快。 可见环路的 3dB带宽与环路的自然角频率 成正比。 截止频率： 环路的误差频率响应 理想二阶环的误差对数振幅频率响应 理想二阶环的误差相位频率响应 结论： 不论采用何种滤波器的二阶环路，其闭环频率特性具有低通的性质，而误差频率特性具有高通的性质。 第2节 锁相环路的线性性能分析 §1-2-1 稳态误差分析 拉氏变换的终值定理 1、根据输入的相位 ，求解 ； 2、根据F(p),求解E(p); 3、求解