自动增益控制电路设计南理工

一．自动增益控制

1．1自动增益控制的基本概念

接收机的输出信号取决于输入信号和接收机的增益。由于各种原因，接收机的输入信号变化范围往往很大，信号弱时可以是一微伏或几十微伏，信号强时可达几百毫伏，最强信号和最弱信号相差可达几十分贝。这个变化范围称为接收机的动态范围。

影响接收机输入信号的因素很多，例如：发射台功率的大小、接收机离发射台距离的远近、信号在传播过程中传播条件的变化(如电离层和对流层的骚动、天气的变化)、接收机环境的变化(如汽车上配备的接收机)，以及人为产生的噪声对接收机的影响等。

为了防止强信号引起的过载，需要增大接收机的动态范围，这就要有增益控制电路。能够使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的控制电路，简称自动增益控制AGC (Automatic Gain Control)电路，它能够在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化，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。

现在，AGC电路已广泛用于各种接收机、录音机和信号采集系统中，并且在光纤通信、微波通信、卫星通信等通信系统以及雷达、广播电视系统中也得到了广泛的应用。

AGC电路目前概括起来有模拟AGC和数字AGC电路。AGC环路可以放在模拟与数字电路之间，增益控制算法在数字部分来实现，合适的增益设置反馈给模拟可变增益放大器（VGA）。现在的自动增益控制方法可以分为以下3类：基于电路反馈的自动增益控制；基于光路反馈的自动增益控制；光路反馈和电路反馈相结合的自动增益控制。本文中研究的是基于电路反馈，利用放大器实现的自动增益控制。

1．2自动增益控制的原理

自动增益控制电路的作用是：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。简单来说就是当输入信号很弱时，接收机的增益较大；当输入信号很强时，

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自动增益控制电路进行控制，使接收机的增益变小。这样，当接收信号强度变化时，接收机的输出端的信号基本不变或保持恒定。

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。我们设计的AGC 电路的基本原理是随着输入信号幅度的变化产生一个相应变化的直流电压(AGC 电压)，利用这一电压去控制一种可变增益放大器的放大倍数(或者控制一种可变衰减电路的衰减量)：当输入信号幅度较大时AGC 电压控制可变增益放大器的放大倍数减小(或者增大可变衰减电路衰减量)，当输入信号幅度较小时AGC 电压控制可变增益放大器的放大倍数增加(或者减小可变衰减电路衰减量)。这里，我们将AGC电压作用于结型场效应管的栅极，通过改变场效应管源漏极间的电阻来控制运算放大器的放大倍数，进而达到自动增益控制的目的。

本文设计的电路主要是应用于音频放大的前级电压放大，因此设计的电路需容纳的频带范围应较宽，以使语音信号能够无衰减地通过。由于语音信号的频带范围为300Hz-3400Hz,所以该电路所应设计的频带范围应包含300Hz-3400Hz区间，并且电路应该实现增益的闭环调节，通过此电路可以实现增益的自动调整，以至于使音频信号强时自动减小放大器的倍数，信号弱时自动增大放大器的倍数，从而实现音量的自动调节。