北郵AGC電路實驗報告

1、自動增益控制（AGC）電路的設(shè)計與實現(xiàn)實驗報告姓名： 班內(nèi)序號： 學號: 學院: 班級: 一課題名稱：自動增益控制電路的設(shè)計與實現(xiàn)二實驗目的1. 了解AGC（自動增益控制）的自適應前置放大器的應用；2. 掌握AGC電路的一種實現(xiàn)方法；3. 提高獨立設(shè)計電路和驗證實驗的能力。三實驗摘要 自動增益控制電路的功能是在輸入信號幅度變化較大時，能使輸出信號幅度穩(wěn)定不變或限制在一個很小范圍內(nèi)變化的特殊功能電路，簡稱為 AGC 電路。本實驗采用短路雙極晶體管直接進行小信號控制的方法，簡單有效地實現(xiàn)AGC功能。關(guān)鍵詞：自動增益控制，直流耦合互補級，電壓跟隨器，反饋四設(shè)計任務要求1.基本要求：設(shè)計一個AGC電路

2、，要求設(shè)計指標以及給定條件為： 輸入信號：0.550mVrms；輸出信號：0.51.5Vrms；信號帶寬：1005KHz。2.提高要求： 設(shè)計一種采用其他方式的AGC電路。五設(shè)計思路和總體結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計思路 在處理輸入的模擬信號時，經(jīng)常會遇到通信信道或傳感器衰減強度大幅變化的情況；另外，在其他應用中，如監(jiān)控系統(tǒng)中的多個相同傳感器返回的信號中，頻譜結(jié)構(gòu)和動態(tài)范圍大體相似，而最大波幅卻相差很多。此時，可以使用帶自動增益控制的自適應前置放大器，使其增益應能隨信號強弱而自動調(diào)整，以保持輸出相對穩(wěn)定。 AGC電路的實現(xiàn)有反饋控制、前饋控制和混合控制等三種，典型的反饋控制AGC由可變增益放大器（VGA）以及

3、檢波整流控制組成，本實驗中電路采用了短路雙極晶體管直接進行小信號控制的方法，從而簡單而有效的實現(xiàn)AGC功能。 在下圖1中，可變分壓器由一個固定電阻R1和一個可變電阻構(gòu)成，控制信號的交流振幅。可變電阻由采用基極集電極短路方式的雙極晶體管微分電阻實現(xiàn)，為改變Q1的電阻，可從一個有電壓源V2和大阻值電阻R2組成的電流源直接向短路晶體管注入電流。為防止R2影響電路的交流電壓傳輸特性，R2的阻值必須遠大于R1。圖表 1 由短路三極管構(gòu)成的衰減器電路對于輸入Q1集電極的正電流的所有可用值，Q1的集電極發(fā)射極飽和電壓小于它的基極發(fā)射極閾值電壓，于是晶體管工作在有效狀態(tài)，其VI特性曲線如圖2所示。可以看出，短

4、路晶體管的微分電阻與流過的直流電流成反比，即器件的微分電導直接與電流成正比。在工作狀態(tài)下，共射極連接的雙極型晶體管的電流放大系數(shù)一般在100或100以上，在相當大的電流范圍內(nèi)，微分電阻都正確地遵守這一規(guī)則。圖中所示的晶體管至少可以在五個十倍程范圍內(nèi)控制微分電阻，即控制幅度超過100dB。圖表 2 VI特性曲線圖顯示短路晶體管相應的微分電阻圖將上述AGC電路與一個放大電路相接，互相配合，即可以達到一個實現(xiàn)自動增益控制的放大電路。在本實驗中采用一個8050型三極管和一個8550型三極管進行直流耦合互補級聯(lián)提供大部分電路電壓增益，并且利用一個8050型三極管作為緩沖極輸入，一個8050型三極管作為射

5、極跟隨器輸出?？傮w結(jié)構(gòu)框圖輸入信號檢波整流控制可變增益放大器輸出信號六分塊電路和總體電路的設(shè)計分塊電路（1）輸入緩沖極，其設(shè)計電路圖如圖3所示；輸入信號VIN驅(qū)動緩沖極Q1，它的旁路射極電阻R3有四個作用： 它將Q1的微分輸出電阻提高到接近公式（1）所示的值。該電路中 的微分輸出電阻增加很多，使R4的阻值幾乎可以唯一地確定這個輸出電阻。RD1rbe+(1+rce/rbe)(R3/rbe) （1） 由于R3未旁路，使Q1電壓增益降低至：AQ1=R4/rbe+(1+)R3R4/ R3 (2) 如公式（2）所示，未旁路的R3有助于Q1集電極電流電壓驅(qū)動的線性 響應。 Q1的基極微分輸入電阻升至RdB

6、ASE=rbe+(1+)R3，與只有rbe相比，它 遠遠大于Q1的瞬時工作點，并且對其依賴性較低。圖表 3輸入緩沖極電路圖（2）直流耦合互補級聯(lián)放大部分，電路圖如圖4所示；該部分利用直流耦合將Q2與Q3進行級聯(lián)，構(gòu)成互補放大器，在電路中對信號起到大部分的放大作用。圖表 4 直流耦合互補級聯(lián)放大部分電路（3）輸出極，電路圖如圖5所示；Q4作為射極跟隨器作為輸出端，R14將Q4與信號輸出端隔離開來。圖表 5 輸出極（4）自動增益控制部分（AGC），電路圖如圖6所示，并且在該圖基礎(chǔ)上加上R4構(gòu)成。其中R4構(gòu)成可變衰減器的固定電阻，類似于圖1中的電阻R1，而Q6構(gòu)成衰減器的可變電阻部分。Q5為Q6提供

7、集電極驅(qū)動電流，Q5的共射極結(jié)構(gòu)只需要很少的基極電流。電阻R17決定了AGC的釋放時間。電阻R19用于限制通過Q5和Q6的最大直流控制電流。D1和D2構(gòu)成一個倍壓整流器，從輸出級Q4提取信號的一部分，為Q5生成控制電壓。電阻R15決定了AGC的開始時間。當輸入信號變大時，輸出跟著增大，Q6的微分電阻就會跟這變小，輸入進入放大級的信號就會變小，是輸出減?。环粗斎胱冃r，輸出自動變大。從而實現(xiàn)自動增益控制功能。圖表 6 AGC總體電路最終設(shè)計的總體電路圖如下：電路參數(shù)如圖中標示，輸入信號為0.550mVrms，信號帶寬為1005KHZ（在5K6KHz時也可以達到要求）圖表 7 完整AGC電路圖

8、仿真波形提高要求除了上述電路，還設(shè)計了另一種采用其他方式的AGC電路。其設(shè)計思路和原理圖（圖8）如下：設(shè)計思路：輸入信號經(jīng)電阻R1，R2分壓后送往運放U1，二極管D1對U1的輸出信號整流后，經(jīng)過一個型濾波電路得到一個負向的AGC電壓，經(jīng)U2放大后送往場效應管的柵極。工作原理：當輸入信號的幅值較大時，相應地得到了較大的 AGC 電壓，運放 U2 輸出較大的負壓至場效應管的柵極，增大了場效應管的源漏極間的電阻，從而減小了運放U1的放大倍數(shù) 輸入信號的幅度進一步加大時，場效應管的源漏極間的電阻也會進一步加大，使運放U1的放大倍數(shù)進一步減小直至場效應管的源漏極被完全夾斷，這時運放U1失去放大能力成了電

9、壓跟隨器。反之，當輸入信號的幅值較小時， AGC 電壓也很小，運放U2輸出也小，場效應管的源漏極問的電阻很低，使運放U1得到較大的放大倍數(shù)，從而在U1的輸出端可以 得到幅值較大的信號。如果需要在電路輸出端得到較高幅值的信號，可以在運放U1的輸出端增加 2 只電阻，調(diào)整這兩只電阻的阻值，就能在U1的輸出端得到不同幅值的輸出信號。 圖表 8 另一種AGC電路圖七實現(xiàn)功能說明本實驗所完成的電路實現(xiàn)了自動增益控制的功能，當輸入端輸入信號變化時，輸出信號由于自動增益控制會基本保持不變，或者是先變化后恢復到原來的輸出信號幅值。（1） 自動增益控制功能的實現(xiàn)。實驗方法：先保持恒定的信號頻率，將輸入信號的有效

10、值從0.5mV逐漸提高到50mV，用示波器記錄輸入輸出波形，用交流毫伏表測量輸入輸出有效值。第 19 頁 共 19 頁（2） 實驗波形（3） 實驗數(shù)據(jù)可以從示波器波形和測試數(shù)據(jù)得出：在實驗要求的頻段內(nèi)，當輸入信號從0.5mVrms變化到50mVrms時，輸出大約只是從645mVrms變化到768mVrms，輸入變化了100倍，而輸出僅增大了1.2倍，符合設(shè)計的要求。從示波器的波形可以直觀明顯地觀察到當輸入變化。當輸入信號增大時，輸出信號先突然增大，信號比較大時出現(xiàn)嚴重失真，然后減小，保持在1V左右；信號減小時，輸出信號先迅速減小，然后又緩慢回到之前的位置。八故障及問題分析（1）在驗證AGC部分

11、電路功能時，發(fā)現(xiàn)電路的輸出信號始終呈一條直線。解決方法： 發(fā)現(xiàn)有忘記連接導線的地方，檢查電路查驗電阻、電容數(shù)目然后檢查導線位置，確認無誤后，電路得以實現(xiàn)功能。（2） 在接通電源之后沒有出現(xiàn)預期波形，二極管發(fā)燙。解決方法： 經(jīng)驗證二極管正負接反，將二極管正確連接后，電路功能得以實現(xiàn)。（3） 電路沒有出現(xiàn)預期波形，直流電源顯示短路。解決方法： 經(jīng)檢查，有元器件之間短路現(xiàn)象，檢查整理電路之后，電路功能得以實現(xiàn)。（4） 調(diào)節(jié)示波器，始終不顯示輸出波形，輸入波形正常。解決方法：經(jīng)檢查，示波器的信道2線路有問題，換示波器之后電路功能正常，輸入輸出正常。注意：電解電容正負極，不能接反！ 雖然實驗之中并未出現(xiàn)

12、電容問題，但是電解電容記憶燒毀，需多注意。九總結(jié)和結(jié)論 本次試驗綜合性很強，不同于以往的簡單電路，需要用到很多的元器件，雖然元器件較為簡單，但是電路搭接以及問題分析方面都很考驗我們小組。這一次實驗，我們收集了大量的關(guān)于AGC電路的資料，首先運用multisim進行仿真，對于此次實驗有了初步的認識。在進行實驗的過程中，鍛煉了我們的動手能力，在實驗中靈活選用與所需電阻較為相似值進行替代可以解決電路箱中沒有所需元器件的問題。實驗用到的電路比較復雜，相比以前的實驗，綜合性更強。在搭建電路時最好先初步檢測元件的功能是否完好，這樣在后期調(diào)試電路時能節(jié)省很多時間，否則在電路搭建好后再查錯相對要困難很多。其是

13、電阻的選取不可馬虎，相差數(shù)量級會導致不能實現(xiàn)電路所需的功能。電路連接的時候也要盡量布局合適，不要過于擁擠，導線的使用要謹慎，各元器件之間不能有交叉和短接的現(xiàn)象出現(xiàn)。注意三極管的以及二極管的連接，尤其注意電解電容的正負極！ 通過本次實驗，我對AGC電路有了初步的認識。在設(shè)計、搭建電路的同時，提高了綜合運用的能力，對所學知識又有了新的理解與認識 。通過了這么長時間的實驗，我學會了電子測量和電子電路實驗中使用的一些基本元件和一些基本的測量方法，例如面包板、示波器、萬用表、晶體管毫伏表、函數(shù)信號發(fā)生器的使用方法，還有常用元器件如電阻、電容、電感的標稱值讀數(shù)，以及電阻，電容，二級管，三極管好壞的檢測。 總之這次綜合實驗讓我復習了理論知識，同時也積累的許多實驗經(jīng)驗，使我受益良多。 十原理圖電路圖PCB生成圖十一所用