第4章 环路捕获性能.pptVIP

图4-10示出了另一种环路滤波器正反馈扫描电路。这种扫描电路省略了失锁检测电路。当环路失锁时,环路滤波器输出的差拍信号通过反馈网络反馈到运放同相输入端。由于这是正反馈,环路滤波器就变成了一个低通扫描振荡器。当扫描使ωv=ωi,环路进入锁定时,整个环路负反馈作用将抵消运放的正反馈,使运放停止振荡。第30页，共47页，星期日，2025年，2月5日图4-10环路滤波器正反馈扫描电路第31页，共47页，星期日，2025年，2月5日从前面第二章的分析知道,环路在跟踪斜升信号(即线性扫描信号)时,确保环路同步所允许的最大扫描速率为用图解法计算ξ=0.707的高增益二阶环路的锁定概率,得出锁定概率与扫描速率的关系曲线如图4-11所示,由图看出,要保证可靠的扫描捕获入锁,必须要求捕获扫描速率(4-24)(4-25)第32页，共47页，星期日，2025年，2月5日图4-11无噪二阶环路的扫描捕获第33页，共47页，星期日，2025年，2月5日《锁相技术》第4章环路捕获性能第4章环路捕获性能第1页，共47页，星期日，2025年，2月5日第1节捕获的基本概念1.捕获概念在前面各章的分析中,都是在假定环路已经锁定的前提下来讨论环路的跟踪和过滤性能,因为失锁的环路是不可能表现出这些性能的。2.相位捕获与频率捕获如前所述,在一阶环中,没有环路滤波器,只有压控振荡器一个固有积分环节,所以一阶环只有相位捕获,即在捕获过程中,相位差没?有2π的周期跳越。第2页，共47页，星期日，2025年，2月5日3.自捕获与辅助捕获如果环路依靠自己的控制能力达到捕获锁定,称这种捕获过程为自捕获。若环路借助于辅助电路才能实现捕获锁定,则称这种捕获过程为辅助捕获。4.捕获性能的分析方法在捕获过程中,瞬时相差将在大范围内变化,甚至有多个2π的周期跳越。(1)相平面法。这是一种图解分析二阶非线性微分方程的方法。(2)准线性法。它基于环路中含有低通滤波环节的事实,鉴相器输出的任何形式的差拍周期信号,经过低通滤波器以后,都可近似为直流与正弦信号的和。第3页，共47页，星期日，2025年，2月5日

第2节捕获过程与捕获特性

一、捕获过程为了理解环路的捕获性能,必须先了解环路的捕获过程。为此我们借助于非理想二阶环的相平面图来作出其捕获过程的时间图。所谓相平面图是指环路相差θe与其导数的关系图形。第4页，共47页，星期日，2025年，2月5日在环路非线性微分方程的一般形式(1-30)式中,将代入,可得再将上式两边除以,得相轨迹方程(4-1)(4-2)第5页，共47页，星期日，2025年，2月5日图4-1实际上是具有无源比例积分滤波器的二阶环,在给定环路参数的条件下,环路方程的图解表示。图中实际的纵坐标为图4-1非理想二阶环相平面第6页，共47页，星期日，2025年，2月5日令方程(4-1)式中dθe／dt=0,d2θe／dt2=0,可得稳定平衡点:式中n=0,1,2,…。由(4-3)式看出,当n=0时,(4-3)(4-4)(4-5)(4-6)第7页，共47页，星期日，2025年，2月5日图4-2固定频率输入下,具有无源比例积分滤波器的二阶环捕获过程时间图第8页，共47页，星期日，2025年，2月5日图4-2固定频率输入下,具有无源比例积分滤波器的二阶环捕获过程时间图第9页，共47页，星期日，2025年，2月5日根据θe～t曲线,由关系式ud(t)=Udsinθe(t)(4-7)可画出鉴相器输出电压随时间的变化曲线,如图4-2(c)所示。又从第一章的分析知道,在固定频率输入的情况下,存在关系所以环路滤波器输出的控制电压为(4-8)第10页，共47页，星期日，2025年，2月5日二、捕获过程的特性