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自动增益控制电路

自动增益控制(英文名称:automatic gain control;AGC),对放大器的增益进行自动调节的过程。通常是为了使随输入信号电平变化而引起的输出信号电平变化少。

自动增益控制(automatic gain control),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环。AGC环是闭环电子电路,是一个负反馈系统,它可以分成增益受控放大电路和控制电压形成电路两部分。增益受控放大电路位于正向放大通路,其增益随控制电压而改变。控制电压形成电路的基本部件是AGC 检波器和低通平滑滤波器,有时也包含门电路和直流放大器等部件。放大电路的输出信号u0 经检波并经滤波器滤除低频调制分量和噪声后,产生用以控制增益受控放大器的电压uc 。当输入信号ui增大时,u0和uc亦随之增大。 uc 增大使放大电路的增益下降,从而使输出信号的变化量显著小于输入信号的变化量,达到自动增益控制的目的。

如图所示,工作原理图。

本图包含增益受控放大电路和控制电压形成电路。增益受控放大电路的放大倍数随控制电压Uc而变化。控制电压形成电路主要有整流与滤波电路,有时也包含直流放大器等部件,产生控制电压Uc。输入信号经放大后出现在输出端,经整流器件变成单一的方向,再经过滤波(通常是RC低通滤波电路)成为比较平滑的直流,用以控制放大器件的工作点或衰减网络的衰减系数,达到增益控制的目的。

放大电路增益的控制方法有:

①改变晶体管的直流工作状态,以改变晶体管的电流放大系数β。

②在放大器各级间插入电控衰减器。

③用电控可变电阻作放大器负载等。AGC电路广泛用于各种接收机、 录音机和测量仪器中,它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内,因 而也称自动电平控制; 用于话音放大器或收音机时,称为自动音量控制。

AGC有两种控制方式:一种是利用增加AGC电压的方式来减小增益的方式叫正向AGC,一种是利用减小AGC电压的方式来减小增益的方式叫反向AGC .正向AGC 控制能力强,所需控制功率大被控放大级工作点变动范围大,放大器两端阻抗变化也大;反向AGC所需控制功率小,控制范围也小。

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。

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。

超外差式收音机电路中常用简式AGC。中频信号经两级放大后,由二极管整流及RC滤波产生一个对地为负的电压,它与正电源电压共同作用于前级放大管的基极。当信号幅度增大时,负电压也加强,使晶体管工作点下移,β值下降,从而降低了电压放大倍数,抑制了输出幅度的相应增加。简式AGC的缺点是,在信号幅度较小时也存在AGC电压,致使接收灵敏度降低。改进的做法是利用管子(二极管、三极管)的开启电压(或另设偏置电压)作为AGC的阈值。在小信号时,如果信号幅度低于此阈值,管子不导通,AGC不工作。在大信号情况下该管导通,存在AGC效应。这种方式通称延迟式AGC。延迟式AGC广泛应用于各种通信接收机中。此外,还可以用运算放大器实现自动增益控制电路。

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