20138037 杨茜茜

MagnitudeLockedLoop(unit3passageC)Anovelcontrolloopwhichmaintainsthemagnitudeofatransferfunctionconstantisproposed.Thisloopisnamedasthemagnitudelockedloop(MLL).Itisshownthatitcanperformmostofthefunctionsofthephaselockedloop.Severalconfigurationscanbechosenforthetransferfunction.Thebest,selectedforitsminimizationoferror,ispresentedinthisletter.C篇锁幅环路一个保持传递函数幅值不变的新奇控制环路被提出，这个环路就叫做锁幅环路，它可以执行锁相环路的绝大多数功能，而且有数个结构可以供传递函数选择，本文将会介绍最合适的，误差最小的一种结构。TheMLLisacontrolloopthatmaintainsthemagnitudeofatransferfunction(TF)constant,irrespectiveoftheinputfrequency.Thebasicconfiguration,consistingofaTFgenerator,rectifiers,andacomparator,generatesavoltagewhichisalinearfunctionoftheinputfrequency.BecauseofthefunctionalsimilarityoftheMLLtothePLL,itisnaturaltocomparethetwo.UnlikeinthePLL,wheretheinputfrequencyiscomparedwiththefrequencyoftheoutputoftheVCO,intheMLL,theamplitudeoftheinputsignaliscomparedwiththatoftheoutputoftheTFgenerator.TheroleoftheTFgeneratorintheMLLissimilartothatoftheVOCinthePLL.ItisimportanttonotethattotheMLLshouldnecessarilybesinusoidal,unlikeinthePLL.ThemajoradvantageoftheMLListhesimplicityofitsrealization.介绍锁幅环路是一个不管输入频率为多少都保持传递函数常数不变的控制回路，其最基本的结构包括：传递函数发生器、整流器、和比较器。它会产生一个与输入频率呈线性关系的电压。将锁幅环路和锁相环路进行比较是很自然的由于它们两个功能上的相似性。但是不像在锁相环路中在电压控制振荡器下将电路的输入和输出频率作比较，在锁幅环路中，作比较的是输入信号和传函发生器输出信号的振幅。锁幅环路中传函发生器的角色和锁相环路中电压控制振荡器的角色类似。最重要的是要注意，不像锁相环路，锁幅环路得到的必然是正弦波。其主要的优点就是实现电路简单。Figure3.7showsthebasicblockdiagramoftheMLL.Theamplitudeofthesinusoidsisextractedbyrectificationfollowedbylowpassfiltering.Theaverageofahalfrectificationsinusoid=Vpeak/π.TheaveragevalueoftheinputandthattheTFgeneratoroutputsarecompared.Ifnegativefeedbackexistsandthecomparatorgainislargeenough,thetwowillbeequal.电路工作原理图3.7所示的是锁幅环路的基本框图。通过低通整流滤波来检测正弦曲线的振幅（正弦信号的振幅在低通滤波整流之后被提取）。半波整流的平均电压=/V峰值，输入电压有效值和传函发生器的电压有效值进行比较，在存在负反馈并且比较器获得足够大电压的情况下，这二者相等。Figure3.7MagnitudeLockedLoop(MLL)图3.7锁幅环路（MLL）TheconfigurationoftheMLLshowninFigure3.8givesminimumerror.TheLaplacetransformoftheTFgeneratoroutput=VIN·SCR/(1+SCR).Thustheaveragevaluesofthecomparatorinputareasfollows:/2peakVand2·CR/1()CR峰值（V/）Where=V.sin(t)V输入峰值ideally2V/2(V/)./1()CRCR峰值峰值or1/3CRinthecircuitinFigure3.8.0/(1/10)cRRVHence0(1/10)3cVCRItshouldbenotedthatVCisalinearfunctionofinputfrequencyirrespectiveoftheinputamplitude.Figure3.8RealizationoftheMLLUsingaPassiveTF如图3.8所示的锁幅环路结构可以将误差降到最低。传函发生器的输出进行拉普拉斯变换=·/(1)VSCRSCR输入。因此比较器的输入电压平均值如下：2·CR/1()CR峰值（V/）和：2·CR/1()CR峰值（V/）当：=V.sin(t)V输入峰值理想情况下：2V/2(V/)./1()CRCR峰值峰值或者：1/3CR在如图3.8所示的电路中：0/(1/10)cRRV因此：0(1/10)3cVCR应该注意的是，Vc输入频率频率的线性函数而不是输入振幅的线性函数。ItispossibletoimplementtheMLLusingconfigurationsotherthanthatshowninFigure3.8.AconfigurationsimilartotheMLL,usinganintegratorforTFgeneration,wasearlierproposedforthespecificapplicationofon-chiptuningoffilters.Buttheoffsetattheintegratoroutputwasfoundtointroducesubstantialerror.Wehavefoundthateveniftheintegratorisreplacedbyadifferentiatorisheavilyfrequency-dependantcausinglargeerrorsatlowinputfrequencies.可以实现锁幅环路结构如图3.8所示，类似于锁幅环路传函积分器的结构，是较早提出特定芯片在调谐滤波器中的应用。但是发现抵消在积分器的输出会引入大量误差。我们发现即使积分器被微分器替代，但是在低频输入时严重的频率依赖性还是会造成较大的误差。ThefinalconfigurationshowninFigure3.8isfreefromsuchoffseterrorsbecausetheTFgeneratorisapassivedifferentiator.Theonlyremainingerrorsarecausedbyfiniteinputoffsetatthecomparatoranddistortionintheinputsinusoid.Theseerrorsarenegligiblecomparedtotheerrorsintheearlierconfigurations.Theoperationofthecircuithasbeentestedatambienttemperaturesvaryingfrom0to80℃withnegligiblechangeinperformance.Wecanthusconcludethattheloopgainofthesystemisveryhigh.最终的电路结构如图3.8所示，摆脱了偏移误差，因为传递函数发生器是一个无源微分器。唯一的误差是由比较器有限的输入抵消和输入正弦波的失真造成的。这些误差和早期结构中的误差比起来微不足道。且此电路已经在外界温度从0摄氏度到80摄氏度变化的情况下进行了测试，变化很小。因此我们可以得出系统的环路增益非常高。TheMLL,asshowninFigure3.7,canbeusedfordemodulationofFM,TheinputfrequencytotheVctransferfunctionisfoundtobeofthefirstorder.TheMLLcanbeusedforprecisionfrequencysynthesis.TheblockdiagramisshowninFigure3.9.Thefrequencydependsonlyonasingletimeconstant.Thesameprinciplecanbeusedforspeedcontrolofmotors.Thespeedalsowoulddependonlyonasingletimeconstant.Thisisanovelmethodforspeedcontrolwhichusesneitherafrequencynoravoltagereference.应用如图3.7所示的锁幅环路，可以用于解调调频，Vc传递函数的输入频率是首要命令。锁幅环路也可以用于高精度频率的合成。如图3.9所示的结构框图，频率仅仅取决于时间常数。同样的规则，它也可以用于发动机速度的控制。速度值也仅仅去绝于一个时间常数。这是一种既不参考频率也不参考电压的速度控制方法。LikethePLL,theMLLcanalsobeusedforfrequencymultiplication.ThisisdonebytheuseofacombinationoftheblocksshowninFigures3.7and3.9.ThecontrolvoltagegeneratedbytheMLLinFigure3.7isusedtosettheresistanceifthefrequencysynthesisblocksinFigure3.9.ThemultiplyingfactorisequaltotheratiooftheresistanceusedintheMLLtothatusedinthefrequencysynthesisblockiftheassociatedcapacitancesareequal.和锁相环路一样，锁幅环路也可以用于增加频率。这由图3.7和图3.9的结合来完成。如果频率合成模块如图3.9所示，那么图3.7中产生的控制电压用于电阻的设置。如果相关的电容相等的话，那么在锁幅环路中使用的电阻比放大倍数与在频率合成模块中使用是相同的。AmultiplierisusedinFigure3.8inordertoachievealargedynamicrangeforRandtominimizedistortion.AnFETvoltagevariableresistancecanbeusedforon-chiptuningofmonolithic.Thisapplicationisbasedonthemaster-slaveconfigurationproposedearlier.ThisMLListhemasterwhichset