【文章內(nèi)容簡介】 錄音機(jī)和信號(hào)采集系統(tǒng)中，另外在光纖通信、微波通信、衛(wèi)星通信等通信系統(tǒng)以及雷達(dá)、廣播電視系統(tǒng)中也得到了廣泛的應(yīng)用。 AGC電路目前概括起來有模擬 AGC和數(shù)字 AGC電路。 AGC環(huán)路可以放在模擬與數(shù)字電路之間，增益控制算法在數(shù)字部分來實(shí)現(xiàn)，合適的增益設(shè)置反饋給模擬可變?cè)鲆娣糯笃鳎?VGA）。現(xiàn)在出現(xiàn)的自動(dòng)增益控制方法可以分為以下 3類：基于電路反饋的自動(dòng)增益控制；基于光路反饋的自動(dòng)增益控制；光路反饋和電 路反饋相結(jié)合的自動(dòng)增益控制。本文中要研究的是基于電路反饋的利用放大器實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)增益控制。 自動(dòng)增益控制的原理 自動(dòng)增益控制電路組成框圖如圖 （ 1）可控增益放大器 —— 用于放大輸入信號(hào) ui，其增益大小取決于控制電壓 UC。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 （ 2）振幅檢波器、直流放大器和比較器共同構(gòu)成反饋控制器 —— 可控增益放大器的輸出交變信號(hào)→振幅檢波器變成直流信號(hào)→經(jīng)直流放大器放大輸出→在比較器中與參考電平 UR比較產(chǎn)生直流控制電壓 UC→用于控制可控增益放大器的增益。 圖 自動(dòng)增益控制電路工作原理 : （ 1） 當(dāng)輸入信號(hào) ui較小時(shí)，輸出信號(hào) uo的幅度也較小，經(jīng)電平檢測(cè)器、低通濾波器、直流放大器的輸出信號(hào)加到電壓比較器上的電壓也比較小 ,就不可能產(chǎn)生控制電壓 Uc去控制可控增益放大器的增益，相當(dāng)于此時(shí)自動(dòng)增益控制環(huán)路不工作。 UR稱為比較器的門限電壓。 （ 2）當(dāng)輸入信號(hào) ui振幅增大使輸出信號(hào) uo的振幅增大時(shí)，相應(yīng)的直流放大器輸出電壓也增大，當(dāng)大于或等于基準(zhǔn)電壓 UR，比較器的輸出誤差電壓將改變，控制電壓 Uc將隨之改變，并控制可控增益放大器的增益，此時(shí)環(huán) 路啟動(dòng)，可控增益放大器的增益隨輸出信號(hào)的增大而降低，從而使輸出信號(hào)減??；反之，當(dāng)輸入電壓 ui減小使輸出電壓 uo減小時(shí)，環(huán)路產(chǎn)生的控制信號(hào) Uc將使可控增益放大器的增益 Au增加?？梢?，通過環(huán)路的控制作用，無論輸入電壓 ui增加或減小，輸出信號(hào)電平僅在較小的范圍內(nèi)變化，從而保持在輸入信號(hào)變化的情況下輸出信號(hào)基本穩(wěn)定，達(dá)到自動(dòng)增益控制（ AGC）的目的。 這樣，通過環(huán)路的反饋控制作用，可使輸入信號(hào) ui幅度增大或減小時(shí)，輸出信號(hào) uo幅度基本保持恒定或在一個(gè)很小的范圍內(nèi)變化，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的目的。 自動(dòng)增益控制電路的 作用是：當(dāng)輸入信號(hào)電壓變化很大時(shí)，保持接收機(jī)輸出電壓恒定或基本不變。具體地說，當(dāng)輸入信號(hào)很弱時(shí)，接收機(jī)的增益大，自動(dòng)增益控制電路不起作用；當(dāng)輸入信號(hào)很強(qiáng)時(shí)，自動(dòng)增益控制電路進(jìn)行控制，使接收機(jī)的增益減小。這樣，當(dāng)接收信號(hào)強(qiáng)度變化時(shí)，接收機(jī)的輸出端的電壓或功率基本不變或保持恒定。因此對(duì) AGC電路的要求是：在輸入信號(hào)較小時(shí)， AGC 電路不起作用，只有當(dāng)輸入信號(hào)增大到一定程度后， AGC電路才起控制作用，使增益隨輸入信號(hào)的增大而減少。 為實(shí)現(xiàn)上述要求，必須有一個(gè)能隨外來信號(hào)強(qiáng)弱而變化的控制電壓或電流信號(hào)，利用這個(gè)信 號(hào)對(duì)放大器的增益自動(dòng)進(jìn)行控制。由上述分析可知，調(diào)幅中頻信號(hào)經(jīng)幅度檢波后，在它的輸出中除音頻信號(hào)外，還含有直流分量。直流分量大小與中頻載波的振幅成正比，也即與外來高頻信號(hào)成正比。反饋控制器 UC 電壓 比較器 直流 放大器 振幅 檢波器 可控增益放大器 Au UR ui uo 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 因此，可將檢波器輸出的直流分量作為 AGC控制信號(hào)。 AGC電路工作原理：可以分為增益受控放大電路和控制電壓形成電路。增益受控放大電路位于正向放大通路，其增益隨控制電壓 U0而改變?？刂齐妷盒纬呻娐返幕静考?AGC整流器和低通平滑濾波器，有時(shí)也包含門電路和直流放大器等部件。 自動(dòng)增益控制放大器 目前 ,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的手段很多 ,典 型的有壓控放大器 ,也就是本文所要研究的自動(dòng)增益控制放大器。它是通過調(diào)整放大器一個(gè)控制端的電壓 ,就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)這個(gè)放大器的增益。因此 ,我們就可以通過反饋電路采集輸出端的電壓 ,通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)后 (調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的功能就是規(guī)定的調(diào)整策略 )加到放大器的控制端 .就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制。 本課題的研究內(nèi)容 本文設(shè)計(jì)的電路主要是應(yīng)用于音頻放大的前級(jí)電壓放大，因此設(shè)計(jì)的電路需容納的頻帶范圍應(yīng)較寬，以至于使語音信號(hào)通過。由于語音信號(hào)的頻帶范圍為 300hz3400hz,所以該電路所應(yīng)設(shè)計(jì)的頻帶范圍應(yīng)在 300hz3400hz之間 ，并且電路應(yīng)該實(shí)現(xiàn)增益的閉環(huán)調(diào)節(jié)，通過此電路可以實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)調(diào)整，以至于使音頻信號(hào)強(qiáng)時(shí)自動(dòng)減小放大器的倍數(shù)，信號(hào)弱時(shí)自動(dòng)增大放大器的倍數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)音量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 3 章 自動(dòng)增益控制放大器的電路設(shè)計(jì) 方案選擇 方案（一）：利用電阻電容來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制： 圖 由圖 ，此方案是通過自動(dòng)調(diào)節(jié) RP1（調(diào)節(jié)低頻）、 RP2（調(diào)節(jié)高頻）來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的增益控制。當(dāng) RP1的滑動(dòng)端在最左端時(shí)，電容 C1被短路，音頻信號(hào)經(jīng) R R2送 至運(yùn)放的反相輸入端，運(yùn)放輸出信號(hào)經(jīng)過 R RP1與 C2并聯(lián)后反饋回來，此時(shí)低音增益達(dá)到最大值。當(dāng) RP1到右端時(shí)，音頻信號(hào)經(jīng)過 R RP R2送到運(yùn)放的反相輸入端，運(yùn)放輸出信號(hào)經(jīng)過 R C2反饋回來，此時(shí)增益到最小值。同理， RP2的滑動(dòng)端在最左端時(shí)，高音增益到最大，在最右端時(shí)，高音增益到最小。 本電路雖然實(shí)現(xiàn)簡單，沒有復(fù)雜的構(gòu)造，但由于高低音的轉(zhuǎn)折區(qū)分不明顯，導(dǎo)致電路的性能的不完善，在高低音分界時(shí)，不能準(zhǔn)確的確定增益的調(diào)節(jié)是通過哪一個(gè)滑動(dòng)電阻，也就不能穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，因此不可選。 方案（二）：通過 兩級(jí)放大器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制： 由圖 ，此方案是通過兩級(jí)放大器的級(jí)聯(lián)來控制自動(dòng)增益調(diào)節(jié)的。此圖采用了 AD603來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制電路。 AD603是低噪、 90MHz帶寬增益可調(diào)的集成運(yùn)放，如增益用分貝表示，則增益與控制電壓成線性關(guān)系。管腳間的連接方式?jīng)Q定了可編程的增益范圍，增益在 11～ +30dB時(shí)的帶寬為 90MHz，增益在 +9～ +41dB時(shí)具有 9MHz帶寬，改變管腳間的連接電阻，可使增 益處在上述范圍內(nèi)。本電路經(jīng)兩級(jí) AD603級(jí)聯(lián)后放大的信號(hào)，一路由 J2送入下一級(jí)信號(hào)通道，另一路則輸入到三 極管。三極管的發(fā)射極 PN結(jié)完成 AGC檢波，三極管 PNP、 NPN之間，形成的電流之差，經(jīng)過集電極 C9后，在 C9上形成一個(gè)壓降，當(dāng) C9上的電荷達(dá)到一定量時(shí)，有反饋電流送回，則形成 AGC控制電壓 VAGC。輸入信號(hào)增大時(shí)，三極管的集電極電流之差也跟著增大，反饋回到 AD603之后使輸出 VAGC相應(yīng)減?。煌瑯?，輸入信號(hào)減小時(shí)， VAGC則會(huì)增大，即 VAGC與輸入信號(hào)的強(qiáng)度成反比，符合 AGC電壓反向控制要求。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 通過兩級(jí)放大級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制電路圖 本方案結(jié)果較為理想，并且通過兩級(jí)放大器的級(jí)聯(lián)使增益控制范圍 增寬，性能比較穩(wěn)定，但在與第三種方案進(jìn)行綜合比對(duì)時(shí)，我們采用了第三種方案。 方案（三）：利用放大器和場(chǎng)效應(yīng)管共同組成的電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制 圖