自动增益控制电路的设计与实现.docx

电子电路综合设计实验7.5 自动增益控制电路的设计实验报告 学院： 信息与通信工程学院班级： 姓名： 学号： 班内序号：课题名称：自动增益控制电路的设计摘要 在处理输入模拟信号时，经常会遇到通信信道或传感器衰减强度大幅变化的情况。针对此问题，可以采用自动增益控制（AGC）的自适应前置放大器，使增益能够随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。AGC电路实现有反馈控制、前馈控制和混合控制三种，本实验采用了短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，控制输入信号在0.5mV~50Vrms范围（40dB范围内），使输出信号在0.5~1.5Vrms，即输出电压变化不超过5dB，信号带宽100~5KHz，从而简单有效地实现了AGC的功能。 关键词：自动增益控制、直流耦合互补级设计任务要求1.基本要求：设计一个AGC电路，要求设计指标以及给定条件如下： （1）电源电压：9V (2)输入信号电压：0.5～50mVrms；（3）输出信号：0.5～1.5Vrms；（4）信号带宽：100～5KHz。 （5）设计该电路的电源电路（不要求实际搭建）2.提高要求：设计一种采用其他方式的AGC电路。四．设计思路、总体结构框图1.设计思路AGC电路的实现有反馈控制、前馈控制和混合控制等三种，典型的反馈控制AGC由可变增益放大器（VGA）以及检波整流控制组成，本实验中电路采用了短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，从而简单而有效的实现AGC功能，如图1。图1-反馈式AGC如图2，可变分压器由一个固定电阻R1和一个可变电阻构成，控制信号的交流振幅。可变电阻由采用基极—集电极短路方式的双极晶体管微分电阻实现，为改变Q1的电阻，可从一个有电压源V2和大阻值电阻R2组成的电流源直接向短路晶体管注入电流。为防止R2影响电路的交流电压传输特性，R2的阻值必须远大于R1。图 2 由短路三极管构成的衰减器电路对于输入Q1集电极的正电流的所有可用值，Q1的集电极－发射极饱和电压小于它的基极－发射极阈值电压，于是晶体管工作在有效状态，其VI特性曲线如图2所示。可以看出，短路晶体管的微分电阻与流过的直流电流成反比，即器件的微分电导直接与电流成正比。在工作状态下，共射极连接的双极型晶体管的电流放大系数一般在100或100以上，在相当大的电流范围内，微分电阻都正确地遵守这一规则。图中所示的晶体管至少可以在五个十倍程范围内控制微分电阻，即控制幅度超过100dB。2.电路结构框图自动增益控制电路主要由驱动缓冲电路、级联放大电路、输出跟随电路和增益反馈电路4个部分组成，如图3. 驱动缓冲电路 级联放大电路 输出跟随电路 增益反馈电路 图 3五.分块电路和总体电路的设计（含电路图）1.分块电路1）驱动缓冲级其设计电路图如图4所示，当输入信号VIN驱动缓冲极Q1时，组成基极集电极输出的共射电路，它的非旁路射极电阻R3有四个作用：它将Q1的微分输出电阻提高到接近公式（1）所示的值。该电路中 的微分输出电阻增加很多，使R4的阻值几乎可以唯一地确定这个输出电阻。RD1≈rbe+(1+βrce/rbe)(R3//rbe)（1）由于R3未旁路，使Q1电压增益降低至：AQ1=－βR4/〔rbe+(1+β)R3〕≈－R4/ R3 (2)如公式（2）所示，未旁路的R3有助于Q1集电极电流－电压驱动的线性 响应。Q1的基极微分输入电阻升至RdBASE=rbe+(1+β)R3，与只有rbe相比，它 远远大于Q1的瞬时工作点，并且对其依赖性较低。实验测试得晶体管Q1放大倍数很小，起到稳定输入的缓冲作用。图 4 驱动缓冲级电路2）直流耦合互补级联放大部分电路图如图5所示；图中晶体管Q2为NPN管，Q3为PNP管，将Q2的集电极与Q3的基极相连，两个管子实现共射—共射放大，利用直流耦合构成互补放大器，为电路提供大部分电压增益。图 5 直流耦合互补级联放大电路3）自动增益控制部分电路（AGC）电路图如图6所示，其中R4构成可变衰减器的固定电阻，类似于图2中的电阻R1，而Q6构成衰减器的可变电阻部分， Q5为Q6提供集电极驱动电流，Q5的共射极结构只需要很少的基极电流，而射极电流流入Q6集电极，由于可变电阻的阻值与其流过的电流成反比，可改变电阻值。因为电阻R17与C6并联，由于有二极管D1、D2单向导通作用，C6只能通过R17放电，故R17决定了AGC的释放时间。在实际中，R17阻值可以选得大一的，延长AGC释放时间，方便观察。电阻R19用于限制通过Q5和Q6的最大直流控制电流。D1和D2构成一个倍压整流器，从输出级Q4提取信号的一部分，为Q5生成控制电压。这种构置可以容纳非对称信号波形的两极性的大峰值振幅。电阻R15决定了AGC的