塔里木大学信息工程学院课程设计自动增益控制电路的设计与实现计划书1自动增益控制电路的背景与意义1.1自动增益控制电路的背景随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展，自动增益控制电路越来越被人们熟知并且广泛的应用到各个领域当中。自动增益控制线路，简称AGC电路。它是限幅装置的一种，是利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整。当输入信号较弱时，线性放大电路工作，保证输出声信号的强度；当输入信号强度达到一定程度时，启动压缩放大电路，使声输出幅度降低，满足了对输入信号进行衰减的需要。也就是说，AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自动控制增益的幅度，扩大了接收机的接受范围，它能够在输入信号幅度变化很大的情况下，使输入信号幅度保持恒定或仅在较小范围内，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞。在电路设计中，这种线路被大量的运用，从尖端的雷达技术到日常的广播电视系统，自动增益控制无疑很好的解决了各种技术中存在的信号强度问题。1.2自动增益控制电路的意义当输入信号电压变化很大时，保持接收机输出电压恒定或基本不变。具体地说，当输入信号很弱时，接收机的增益大，自动增益控制电路不起作用;当输入信号很强时，自动增益控制电路进行控制，使接收机的增益减小。这样，当接收信号强度变化时，接收机的输出端的电压或功率基本不变或保持恒定。因此对AGC电路的要求是:在输入信号较小时，AGC电路不起作用，只有当输入信号增大到一定程度后，AGC电路才起控制作用，使增益随输入信号的增大而减少。19为实现上述要求，必须有一个能随外来信号强弱而变化的控制电压或电流信号，利用这个信号对放大器的增益自动进行控制。由上述分析可知，调幅中频信号经幅度检波后，在它的输出中除音频信号外，还含有直流分量。直流分量大小与中频载波的振幅成正比，也即与外来高频信号成正比。因此，可将检波器输出的直流分量作为AGC控制信号。2.Rb变化对Q点和电压放大倍数的影响2.1原理图 图 2-1 2.2仿真模拟1.当Rb=3M时电路图如下图2-2所示图 2-2UCEQ和Au仿真结果如下图2-3所示 图 2-32.当Rb=3.2M时电路图如下图2-4所示图 2-4UCEQ和Au仿真结果如下图2-5所示：图 2-53.当信号源V1=10mv时，输出波形如下图2-6所示图 2-64.当信号源V1=20mv时，输出波形如下图2-7所示图 2-72.3仿真数据Rb=3M和3.2M时的UCEQ和Au仿真结果如下表2-1所示：表2-1 仿 真 数 据基极偏置电阻Rb/M直流电压表读数UCEQ/V信号源峰值Uipp/mV示波器显示波形峰值Uopp/mVICQ/mA|Au|38.4351112.1020.661123.28.7851106.8060.621072.4实验结论：（1）Rb增大时，ICQ减小，UCEQ增大，|Au |减小。（2）调节电阻Rb以改变ICQ，是改变阻容耦合共射放大电路电压放大倍数最有效的方法。（3）实际的最大不失真输出电压值小于理论分析值。（4）对于实际电路，失真后的波形并不是顶部成平顶或底部成平底，而是圆滑的曲线；测试放大电路时，可以通过输出电压波形正、负半周幅值是否相等来判断电路是否产生失真。3两级直接耦合放大电路的调试3.1实验目的1熟悉差动放大电路电路的特点和工作原理。2掌握直接耦合放大电路静态工作点的调整和测试方法。3两级直接耦合放大电路的调整和测试方法。3.2原理图3-1为两级直接耦合放大电路，第一级为双端输入、单端输出差分放大电路，第二级为共射放大电路。由于在分立元件中很难找到在任何温度下均具有完全相同特性的两只晶体管，因而通过电位器来调节其对称性，使其实现共模抑制比很高的差分放大电路。图 3-1两级直接耦合放大电路3.3仿真电路由于在分立元件中很难找到在任何温度下均具有完全相同特性的两只晶体管，因而也就很难实现共模抑制比很高的差分放大电路。在MULTISIM环境下可以做到两只晶体管特性基本相同。图 3-2波形仿真图图 3-3波形仿真图3.4仿真内容（1）调整电路的静态工作点，使电路在输入电压为零时输出电压为零。用直流电压表测Q2、Q3集电极静态电位，测试电路见图3-2所示（2）测试电路的电压放大倍数，输入电压是峰值为2mV的正弦波，从示波器可读出输出电压的峰值，由此得电压放大倍数。测试方法见图3-2所示。（3）测试电路的共模抑制比。加共模信号，从示波器可读出输出电压的峰值，得共模放大倍数，从而得共模抑制比。测试电路见图3-3所示。3.5仿真数据结果（1） 静态工作点的调试结果见表3-1表 3-1静态工作点的调试结果109.89.79.69.59.49.39.3210.8710.88910.89910.90910.91810.92810.93810.9361208854.49667.532500.305322.832145.125-32.7962.802（2）电压放大倍数的测试见表3-2表 3-2电压放大倍数的测试输入差模信号电压峰值/mV第一级输出电压峰值/mV第一级差模放大倍数第二级输出电压峰值/mV第二级差模放大倍数整个电路的电压放大倍数237.12718.5-674.150-18.156-335.886（3）共模放大倍数的测试见表3-3表 3-3共模放大倍数的测试输入共模信号电压峰值/mV第一级输出电压峰值/pV第二级输出电压峰值/pV第一级共模放大倍数整个电路的共模放大倍数共模抑制比1008.5321559023.6结论（1）由于直接耦合放大电路各级之间的静态工作点相互影响，一般情况下，应通过软件调试各级的静态工作点，基本合适后再搭建电路，进行实际测试。（2）当输入级为差分放大电路时，电路的电压放大倍数是指差模放大倍数。（3）具有理想对称性的差分放大电路抑制共模信号的能力很强，因此以它作直接耦合多级放大电路的输入级可提高整个电路的共模抑制比。4.自动增益控制电路的设计与实现4.1原理1.一个简单AGC电路如图4-1所示图 4-1 AGC电路如图4-1所示，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。2.本实验电路框图信号范围：0.550mVrms 信号范围： 0.51.5Vrms 输入信号输入缓冲级放大级，提供大部分增益输出信号放大级前端反馈网络图4-2电路框图4.2分块电路和总体电路的设计（1）输入缓冲极，其设计电路图如图4-3所示图4-3 输入缓冲级 R3- 将Q1的微分输出电阻提高到接近RD1rbe+(1+rce/rbe)(R3/rbe)所示的值 由于R3未旁路，使Q1电压增益降低至AQ1=R4/rbe+(1+)R3R4/ R3 有助于Q1集电极电流电压驱动的线性响应。（2）复合管放大部分，电路图如图4-4所示图 4-4 复合管放大部分*复合管的极性有前管决定，即前管Q2为NPN则复合管就是NPN。（3）输出极，电路图如图4-5所示图4-5输出级 Q4-射极跟随器作为输出端，R14-将Q4与信号输出端隔离开来 （4）自动增益控制部分（AGC），电路图如图4-6所示，并且在该图基础上加上R4构成。图4-6 AGC控制部分电路R4-构成可变衰减器的固定电阻，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。R17-决定了AGC的释放时间。R19-限制通过Q5和Q6的最大直流控制电流。D1.D2-构成一个倍压整流器-从输出级Q4提取信号的一部，为Q5生成控制电压。R15-决定了AGC的开始时间。输入信号变大-输出跟着增大-Q6的微分电阻变小-输入进入放大级的信号变小。反之输入变小时，输出自动变大=实现自动增益控制功能。总体电路 最终设计的总体电路如图4-7所示图4-7 总电路图电路参数如图中标示，输入信号为0.550mVrms，信号带宽为1005KHZ4.3所实现功能说明1、基本功能：输入的信号范围在0.550mVrms时经过输入缓冲级- 复合管放大信号（提供大部分增益)信号带宽满足覆盖100Hz5KHz的要求，实现了自动增益控制。下面是输入信号在f1KHz，VIN40mVpp时刻的仿真结果：图4-8仿真图图4-9输入信号瞬时波形如图图4-10输出信号瞬时波形如图2、直流电源：Vcc=9V3、主要测试数据：表 4-1测试数据 f/HzVi/mVrms 10010003000 50000.58mV 0.686V 0.686V 0.685V 0.679V10.0mV 0.706V 0.706V 0.704V 0.701V20.0mV 0.783V 0.783V 0.783V 0.783V40.0mV 0.809V 0.809V 0.809V 0.810V50.0mV 0.818V 0.818V 0.818V 0.817V4、测试方法：（1）输入端接输入信号，电压电压有效值0.550mV，频率在100Hz5KHz 单变量法测试 用示波器观察输入输出信号 交流毫伏表测量输入输出的信号电压的有效值，计算增益；（2）具体测试过程如下： 保持输入电压有效值0.5mV 改变信号频率从100Hz变化到5KHz =测量记录如上表格所示；(3） 观察输入缓冲级Q1的集电极输出波形 有反馈Q1的集电极输出信号幅值基本为2mV，无反馈Q1的集电极输出信号幅值为伏级上的比有反馈的时候大的多可见自动衰减的负反馈信号与经缓冲级放大的信号叠加使信号维持在一个比较稳定的值。经过以上步骤，自动增益控制电路的测试基本完成。5、由上述测试方法得实验数据表4-2实验数据 f(HZ)Vo