自动增益电路实验报告.doc

电子测量与电子电路实践 实验四 自动增益控制（AGC）电路的设计与实现 实验报告 班级： 姓名： 学号： 班内序号： 课题名称：自动增益控制（AGC）电路的设计与实现 摘要 自动增益控制(Automatic Gain Control, AGC)电路使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法，实现这种功能的电路简称AGC电路，该电路广泛应用于广播电视、无线通信、传感器处理电路等。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，在输入信号0.5mV~50Vrms以及信号带宽100~5KHz范围内，使输出信号限制在0.5~1.5Vrms，变化较小，简单有效地实现了自动增益控制的功能。 关键词：自动增益控制 直流耦合互补级 电子电路 短路晶体管 三、设计任务要求： 1、基本要求： 当音频输入信号在40dB的变化范围内，输出信号的幅度变化不超过5dB。 设计指标以定条件为： 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（PCB）。 2、提高要求： 1) 设计一种采用其他方式的AGC电路； 2) 采用麦克风输入作为，8Ω喇叭输出的完整音频系统； 3) 如何实际具有更宽输入电压范围的AGC电路； 4) 测试ACG电路中的总谐波失真（THD）及如何有效降低THD。 设计思路、总体结构框图 1、设计思路 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，如下图： 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。如下图，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VREG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。 对于正电流I的所有可用值（一般都小于晶体管的最大额定射极电流IE，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VI（电压—电流）特性曲线非常类似于PN二极管，符合肖特基方程，即期间电压的变化与直流电流变化的对数成正比。 从下图可以看出，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。 总体构架框图 分块电路和总体电路的设计（含电路图） 1、分块电路： 1) 驱动缓冲电路 驱动缓冲设计电路图如上图所示，当输入信号VIN驱动缓冲极Q1时，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) 由于R3未旁路，使Q1电压增益降低至： AQ1=－βR4/〔rbe+(1+β)R3〕≈－R4/ R3 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。 直流耦合互补级联放大电路 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，构成了直流耦合互补级放大电路，为AGC电路提供大部分电压增益。R14是1kΩ电阻，将发射极输出跟随器Q4与信号输出隔离开来。必要时，R14可选用更低的电阻，但如果R14过低，则大电容的连接电缆会使Q4进入寄生震荡。 3) AGC反馈电路 电路图如图所示，电阻R4构成可变衰减器的固定电阻，而Q6构成衰减器的可变电阻部分。晶体管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。 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