《环路跟踪性能nh》PPT课件

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1、第2章环路跟踪性能跟踪工作状态：PLL锁定状态下，稳态相差很小。此时输入相位θ1(t)发生变化，输出相位θ2(t)将跟踪变化，相位误差θe(t)也发生变化。若整个过程相位误差θe(t)始终很小，近似存在sinθe(t)=θe(t)线性跟踪状态（工作常态，应用价值）线性跟踪状态：近似存在sinθe(t)=θe(t)环路跟踪性能分析=环路工作线性分析跟踪性能研究内容：1.对典型输入信号的时间响应θ1(t)t0暂态和稳态：跟踪速度——延迟时间、上升时间、峰值时间、暂态时间跟踪精度——稳态误差相对稳定性——最大过冲量跟踪性能研究内容：2.对输入正弦调相信号的响应频率响

2、应特性——对信号和噪声的过滤性能ui(t)=Uisin［ωot+misin(Ωt+θi)］θ1(t)=misin(Ωt+θi)θ2(t)=mosin(Ωt+θo)第2章环路跟踪性能第1节线性相位模型与传递函数第2节二阶线性系统的一般性能第3节环路对输入暂态信号的响应第4节环路对输入正弦相位信号的响应第5节环路稳定性第6节非线性跟踪第1节线性相位模型与传递函数一、线性相位模型与传递函数的一般形式环路应用了正弦特性的鉴相器,所以模型与方程都是非线性的。图2-1正弦鉴相特性近似为线性鉴相特性同步时，θe(t)很小零点附近的特性曲线近似为直线，不会引起明显的误差,θe

3、(t)在±30°之内的误差不大于5%。Udsinθe(t)近似为Kdθe(t)，线性化动态方程pθe(t)=pθ1(t)-K0KdF(p)θd(t)(2-1)再令环路增益K=K0Kd(2-2)则方程为线性方程：pθe(t)=pθ1(t)-KF(p)θe(t)(2-3)sθe(s)=sθ1(s)-KF(s)θe(s)(2-4)图2-2锁相环路的线性相位模型锁相环路反馈支路开路状态下,由输入相位θ1(t)驱动所引起输出相位θ2(t)的响应,开环传递函数Ho(s)。研究环路稳定性。开环(2-5)环路传递函数的一般形式(2-6)当研究锁相环路闭环状态下,由输入相位θ1(

4、t)驱动所引起的输出相位θ2(t)的响应,则应讨论闭环传递函数,其定义为(2-7)由图，锁相环路的闭环传递函数(2-8)研究环路的频率响应。当研究锁相环路闭环状态下,由输入相位θ1(t)驱动所引起的误差相位θe(t)的响应,则应研究误差传递函数：(2-9)(2-10)研究环路的时间响应。开环传递函数Ho(s)、闭环传递函数H(s)和误差传递函数He(s)是研究锁相环路同步状态性能最常用的三个传递函数,三者之间的关系：(2-11)(2-12)(2-13)二、二阶锁相环路的线性动态方程与传递函数pθe(t)=pθ1(t)-KF(p)θe(t)(2-3)sθe(s)=

5、sθ1(s)-KF(s)θe(s)(2-4)(2-14)(2-15)(2-16)(2-17)(2-18)采用RC积分滤波器作为环路滤波器时表2-1环路的阶与型：没有环路滤波器的锁相环路是一阶1型环；采用RC积分滤波器的锁相环路是二阶1型环；采用无源比例积分滤波器的锁相环路是二阶1型环；采用高增益有源比例积分滤波器的锁相环路是二阶2型环；以后将会看到,用系统参数ζ、ωn表示传递函数,在系统设计中会带来不少方便。表2-1所列各种锁相环路的传递函数是用电路参数τ1、τ2和K表示的。它们同样也可以用系统参数ζ和ωn表达。当然,要注意的是,各种环路的系统参数ζ、ωn与电路

6、参数τ1、τ2、K之间的关系是不同的。它们之间的关系如表2-2所示。表2-2表2-3第2节二阶线性系统的一般性能二阶R-L-C电路图2-3R-L-C电路(2-19)(2-20)(2-23)(2-24)状态方程：无阻尼振荡频率，阻尼系数表2-1表2-2表2-3第3节环路对输入暂态信号的响应三种信号输入的情况：第3节环路对输入暂态信号的响应三种信号输入的情况：1.输入相位阶跃时θ1(t)=Δθ·1(t)tθ1(t)Δθ02.输入频率阶跃时t0θ1(t)tW1(t)0ΔWΔWt2.输入频率斜升时t0W1(t)t0Rtθ1(t)对暂态信号时间响应的分析方法：1.写出输入

7、相位的拉氏变换θ1(s)；2.写出环路传递函数H（s）或He（s）；3.得输出相位或相位误差的拉氏变换θ2(s)或θe(s)；4.进行拉氏反变换得θ2(t)或θe(t)一、误差的时间响应分别讨论三种信号输入的情况。1.输入相位阶跃输入相位阶跃时θ1(t)=Δθ·1(t)(2-43)其拉氏变换(2-44)(1)理想二阶锁相环路图2-8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，稳态误差为0。(2)采用无源比例积分滤波器的二阶锁相环路（3）采用RC积分滤波器的二阶锁

8、相环路（闭环响应）2.输