模电实验AGC自动增益控制电路的设计和实现.docxVIP

电子电路综合设计实验

实验5自动增益控制电路的设计与实现

实验报告

信息与通信工程学院

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课题名称：自动增益控制电路的设计与实现

一、摘要

自动增益控制电路（简称AGC）实现了在输入模拟信号幅度变化较大或者有不可预知的信号干扰时，能使输出信号幅度稳定不变或限制在一个很小范围内变化的功能。本实验通过采用短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，简单有效地实现AGC功能。

自动增益控制电路已广泛用于接收机、录音机、信号采集系统、雷达、广播、电视系统中，以及在无线通信、光纤通信、卫星通信等通信系统也有着非常广泛的应用。

关键词：模拟电子电路，反馈，AGC，自动增益控制。

二、设计任务要求

1、 基本要求：

1） 设计实现一个AGC电路，设计指标以及给定条件为：

输入信号0.5～50mVrms；

输出信号：0.5～1.5Vrms；

信号带宽：100～5KHz；

2） 设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL软件绘制完整的电路原理图（SCH）及印制电路板图（PCB）

2、提高要求：

1）设计一种采用其他方式的AGC电路；

2）采用麦克风作为输入，8Ω喇叭作为输出的完整音频系统。

3、探究要求：

1）如何设计具有更宽输入电压范围的AGC电路；

2）测试AGC电路中的总谐波失真（THD）及如何有效的降低THD。

三、设计思路与总体结构框图

1）AGC电路的实现有反馈控制、前馈控制和混合控制三种，典型的反馈控制AGC由可变增益放大器及检波整流控制组成（如图）。本实验电路使用一个短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，从而相对简单而有效实现预通道AGC的功能（如图）。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。可变电阻采用基极-集电极短路方式的双极性晶体管微分电阻实现为改变Q1电阻，可从一个由电压源Vreg和大阻值电阻R2组成的直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1AGC反馈式电路图2由短路三极管构成的衰减器电路

2） 对正电流的I所有可用值，晶体管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。短路晶体管的V-I特性曲线非常类似与PN二极管，符合肖特基方程，除了稍高的直流电压值外，即器件电压的变化与直流电流变化的对数成正比。

3）电路由输入缓冲级、放大级、AGC以及输出级四部分构成。输入信号VIN驱动输入缓冲极Q1，中间互补级联放大电路Q2、Q3主要提供增益，并通过反馈网络回到放大级的输入端。Q6构成衰减器的可变电阻部分，D1、D2构成一个倍压整流器。

2、总体结构框图：

互补放大级输出级输入缓冲级inputoutput

互补放大级

输出级

输入缓冲级

AGC反馈网络

AGC反馈网络

图4总体结构框图

四、分块电路与总体电路

分块电路：

（1）输入缓冲极：

图5输入缓冲极电路图

（2）直流耦合互补级联放大部分，电路图如图所示；

该部分利用直流耦合将Q2与Q3进行级联，构成互补放大器，在电路中对信号起到大部分的放大作用。

图6直流耦合互补级联放大部分电路

（3）输出极，电路图如图所示；

Q4作为射极跟随器作为输出端，R14将Q4与信号输出端隔离开来。

图7输出极

（4）自动增益控制部分（AGC），电路图如图所示，并且在该图基础上加上R4构成。

其中R4构成可变衰减器的固定电阻，类似于图1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。电阻R17决定了AGC的释放时间。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。电阻R15决定了AGC的开始时间。当输入信号变大时，输出跟着增大，Q6的微分电阻就会跟这变小，输入进入放大级的信号就会变小，是输出减小；反之输入变小时，输出自动变大。从而实现自动增益控制功能。

图8自动增益控制部分（AGC）电路

2、最终设计的总体电路图如下：

电路参数如图中标示，输入信号为0.5～50mVrms，信号带宽为100～5KHZ（在5K～6KHz时也可以达到要求）

图9整体电路

五、所实现功能

1、所实现功能：

输入的信号范围在0.5～50mVrms时，经过输入缓冲级，直流耦合互补级联放大信号（提供大部分增益），经过射极跟随器，接输出端