第二节自动增益控制电路
自动增益控制电路
为负反馈，这时，放大器的净输入信号为原输入信号与反馈信号之差。
显然，当输出电压增大时，则反馈电压也增大，反馈信号与输入信号相减后，使实际输入信号减小，从而减小了放大器的输出电压，使输出电压幅度保持不变，进而提可见，反馈控制电路的作用是利用反馈信号与原输入信号进行比较，进而输出一个比较信号对系统的某些参数进行修正，从而提高系统的性能。
利用负反馈改善放大器的性能，带来的好处是众所周知的。
例如，一个串联电压负反馈放大器可以使放大器电压增益稳定，通频带展宽，非线性失真减小等。
4部分组成，即比较器、控制信号发生器、可控器件和反馈网络。
其组成框图如下图所示。
比较器的作用是将输入信号u i（t）与反馈信号u f（t）进行比较，输出一个误差信号u D（t），然后送入控制信号发生器产生一个控制信号u c（t），由控制信号对受控件的某一特性进行控制。
反馈网络的作用是从受控信号中提取进行比较的分量并送比较器。
整个反馈控制系统是一个闭环系统，通过不断地反馈、比较, 输出控制信号，从而对受控器件的特性进行修正，使系统性能优良并达到稳定状态。
如果系统中需要比较的参量是电压或电流，则称之为自动增益控制电路；如果比较的参量为频率，则称之为自动频率控制电路；如果比较的参量是相位，则称之为自动相位控制电路，又称为锁相环路，它是应用最广泛的一种反馈控制电路。
二、自动增益控制电路自动增益控制电路（AGC电路）是接收机的重要辅助电路之一。
其主要功能是根据1.电平检测电路电平检测电路的功能就是检测出输出信号的电平值。
它的输入信号就是AGC电路的输出信号，可能是调幅波或调频波，也可能是声音信号或图象信号。
这些信号的幅度也是随时间变化的，但变化频率较高，至少在几十赫兹以上。
而其输出则是一个仅仅映其输入信号电平的信号，如果其输入信号的电平不变，那么电平检测电路的输出进行比较，输出误差信号为u。
e 控制信号产生器的功能是将误差信号变换为适于可变增益电路需要的控制信号。
自动增益控制(AGC)电路
二、电视机自动增益控制电路
1、工作原理：
V1、V2构成差分射级输出器，实现隔离作用；V3、V4构成差分放大器，提高共模抑制比；V5是V3、V4的多发射级恒流源，稳定直流工作点。
三级中放总增益为80dB，均可自动增益控制。
控制过程：当AGC不起控时信号最弱，则V6饱和导通，V5发射级电流最大，等效为V3、V4的发射级电阻最小，则V3、V4的增益最大；当AGC起控时，V6退出饱和，V5发射级电流减小，负反馈作在深度饱和状态，V7工作在中饱和状态，V8因V9、V10恒流源的分流作用工作在浅饱和状态。
当信号最弱时，UAGC很高，增益在最大状态
当信号增强时，UAGC减小，V8首先进入放大状态，然后是V7，最后才是V6。
当信号最强时，UAGC很小，V8、V7、V6、都在截止状态，增益在最小状态。
自动增益(AGC)电路
在放大电路的应用中，经常会碰到一些要求增益会自动调节的电路。
自动增益电路的目的：无论信号的强弱、天气的变化和距离的远近，输出端输出的信号都能保证在稳定的状态。
应用在目标检测（机器人技术）、自动跟踪（军事领域）和稳定输出（电视机）
控制方式：在保证输出的信号稳定的前提下，应考虑的问题是——如何提高信噪比——所以控制方式是后级逐渐向前级控制。
自动增益控制电路
自动增益控制电路前言在通信、导航、遥测遥控系统中，由于受发射功率大小、收发距离远近、电波传播衰落等各种因素的影响，接收机所接收的信号变化范围很大，信号最强时与最弱时可相差几十分贝。
如果接收机增益不变，则信号太强时会造成接收机饱和或阻塞，而信号太弱时又可能被丢失。
因此，必须采用自动增益控制电路，使接收机的增益随输入信号的强弱而变化。
这是接收机中几乎不可缺少的辅助电路。
在发射机中或其他电子设备中，自动增益控制电路也有广泛的应用。
一、工作原理1.电路组成与框图自动增益控制电路是一种在输入信号变化很大的情况下，通过调节可控增益放大器的增益，使输入信号幅值基本恒定或仅在小范围内变化的一种电路，其组成方框图如下: 输入信号振幅为，输出信号振幅为,可控放大器增益为，即其是控制信号的函数，则有:= ()2.比较过程在AGC电路里，比较参量是信号电平，所以采用电压比较器。
网络由电平检测器、低通滤波器和直流放大器组成。
反馈网络检测出信号振幅电平(平均电平或峰值电平)，滤去不需要的较高频率分量，然后进行适当放大后与恒定的参考电平比较，产生一个误差信号。
控制信号发生器在这里可看作是一个比例环节，增益为k 。
若减小而使减小时，环路产生的控制信号将使增益1增大，从而使趋于增大。
若增大而使增大时，环路产生的控制信号将使减小，从而使趋于减小。
无论何种情况，通过环路反馈不断地循环反馈，都应该使输出信号振幅保持基本不变或仅在较小范围内变化。
,.滤波器的作用环路中的低通滤波器是非常重要的。
由于发射机功率变化，距离远近变化，电波传播衰落等引起信号强度的变化是比较缓慢的，所以整个环路应具有低通传输特性，这样才能保证仅对信号电平的缓慢变化有控制作用。
尤其当输入为调幅信号时，为了使调幅波的有用幅值变化不会被自动增益控制电路的控制作用所抵消(此现象称为反调制)，必须恰当的选择环路的频率响应特性，使对高于某一频率的调制信号的变化无响应，而仅对低于这一频率的缓慢变化才有控制作用。
自动增益控制(AGC)
任务一自动增益控制（AGC）电路任务引入在调幅接收机接收电台信号时，由于各发射台功率有大有小，发射台离接收机的距离远近不一，无线电波传播过程中的多径效应和衰落等原因，使接收天线上感生的有用信号强度相差非常悬殊，而且往往有很大的起伏变化（约为～倍），有可能在接收微弱信号时造成某些电路（例如检波器）不能正常工作而丢失信号，而在接收强信号时造成放大电路的阻塞（非线性失真）。
为此在接收设备中几乎无例外的都必须采用自动增益控制电路，用来压缩有用信号强度的变化范围。
任务分析自动增益控制（AGC）电路的作用是能根据输入信号的电压的大小，自动调整放大器的增益，使得放大器的输出电压在一定范围内变化。
自动增益控制（AGC）电路是无线电接收设备中的重要电路，用来保证接收幅度的稳定。
它一般由电平检测器（峰值检波电路）、低通滤波器、直流放大器、电压比较器、控制电压产生器和可控增益放大器组成。
其中可控增益放大器是实现增益控制的关键。
相关知识一、自动增益控制电路（AGC）的工作原理1．AGC的作用自动增益控制电路的作用，是在输入信号幅度变化很大的情况下，自动保持输出信号幅度在很小范围内变化的一种自动控制电路。
2．AGC的组成框图自动增益控制电路的组成框图如图3-5-2所示。
图3-5-2 自动增益控制电路的组成框图由图可见，自动增益控制电路可以看成由反馈控制器和（控制）对象两部分组成，其中反馈控制器由电平检测器、低通滤波器、直流放大器、电压比较器和控制电压产生器组成，被控对象是可控增益放大器。
可控增益放大器的输入信号就是AGC电路的输入信号，其输出信号，其增益为增益受控制电压的控制，控制电压是由电压比较器产生的误差电压经控制电压产生器变换后得到的，增益可写成或，它是误差电压（或控制电压）的函数。
也可以直接用误差电压控制可控增益放大器的增益。
3．AGC各单元电路的功能与基本工作原理（1）电平检测器电平检测器的功能是检测出输出信号的电平值，通常由振幅检波器实现，它的输出与输入信号电平成线性关系，其输出电压为。
自动增益控制电路原理
自动增益控制电路原理自动增益控制（Automatic Gain Control，AGC）电路是一种能够自动调整信号增益的电路，用于控制信号的幅度范围，使信号能够适应不同的输入信号强度。
AGC电路的主要原理是根据输入信号的强度进行自适应的增益控制，使其输出信号的幅度保持在一个合适的范围内。
它通常被广泛应用于无线通信、音频处理以及图像处理等领域。
AGC电路的基本结构包括一个检测器、一个控制电路和一个可变增益放大器。
输入信号首先经过检测器，检测器的作用是将输入信号转换为直流电压。
检测器可以采用整流器、平均功率检测器、均方根检测器等不同的形式。
检测器输出的直流电压与输入信号的强度成正比。
控制电路根据检测器输出的直流电压，生成一个控制信号，用于控制可变增益放大器的增益。
当输入信号强度较弱时，控制电路会增大增益，使输出信号的幅度增加；当输入信号强度较强时，控制电路会减小增益，使输出信号的幅度降低。
通过这样的控制方式，输出信号的幅度可以保持在一个较为稳定的范围内。
AGC电路的实现可以采用模拟电路或数字电路。
在模拟电路中，可变增益放大器通常采用可调电阻、可调电容或者可调电感等元件来实现。
而在数字电路中，可变增益放大器可以通过数字信号处理器（DSP）来实现。
数字电路的实现可以提供更高的精度和灵活性。
AGC电路可以有效地解决信号强度变化带来的问题。
它能够在信号强度较弱时提升增益，使得弱信号也能够被正常接收或处理；在信号强度较强时降低增益，避免信号过载，从而保证输出信号的质量。
AGC技术可以应用于各种不同的领域，例如无线通信系统中的射频前端，音频系统中的音量控制，以及图像系统中的亮度控制等。
总之，自动增益控制（AGC）电路是一种能够根据输入信号强度自动调整增益的电路。
它通过检测器、控制电路和可变增益放大器的组合来实现对信号幅度的控制，使得输出信号能够适应不同的输入信号强度。
AGC技术在无线通信、音频处理和图像处理等领域中有着广泛的应用。
自动增益控制电路AGC
Rb1
uBE
Cb Rb2 Ce
uBE
R1 Cb Rb2 R1 Re -UAGC
(b)
uBE
Cb Rb2 Ce
2G210
Re
Ce
Re
R1 -UAGC
+UAGC
(a)
(c)
(a)反向AGC (b)反向AGC (c)正向AGC 图5-1-4 改变IE的AGC电路
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2 . 改变放大器的负载(集成电路) 改变放大器的负载 RL 是在集成电路组成的接收机中 常用的实现AGC的方法。 由于放大器的增益与负载密切相关，因此通过改变负 载就可以控制放大器的增益。在集成电路中，受控放大 器的部分负载通常是晶体管的发射极输入电阻（发射结 电阻），若用AGC电压控制管子的偏流，则该电阻也随着 改变，从而达到控制放大器增益的目的。
12
二、AGC的控制实现方法:
高放、中放的增益: Auo=p1 p2|yfe| / g
∑
其中, p1 p2 是接入系数，|yfe|是晶体管的正向传 输导纳，g∑是负载电导。|yfe|与IEQ成正比，即 |yfe|∝IEQ或ß ∝IEQ。 可见，控制 Auo的方法有两种：
1.改变发射极电流IEQ； 2.改变放大器的负载，使g∑随增益而变化。
8
自动频率控制电路(AFC)，又称自动频率微调电路， 它利用反馈控制量自动调节振荡器的振荡频率，使振 荡器稳定在某一预期的标准频率附近，主要用于电子 设备中稳定振荡器的振荡频率。
锁相环（PLL）：实现无频差的频率控制。
9
扰动
输入量 （参考信号）
XI
比较部件
XF
Xe
控制部件
控制对象 （受控对象）
输出量
自动增益控制效果 自动增益控制
自动增益控制电路发布时间:2011-8-15 11:09:55 访问次数:388
自动增益控制电路简称AGC（Auto Gain Control）线路。
AGC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（μV级）时，线性放大电路工作，保证输出信号的强度；当输入信号强度（mV级）达到一定程度时，启动压缩放大线路，使输出幅度降低，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，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。
AGC电路已广泛用于各种接收机、录音机和信号采集系统中，另外在光纤通信、微波通信、卫星通信等通信系统及雷达、广播电视系统中也得到了广泛的应用，其信号强弱比达到l03～104。
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实现，合适的增益设置反馈给模拟可交增益放大器(VGA)。
自动增益控制方法有3种电路反馈AGC、光路反馈AGC、光路反馈和电路反馈相结合的AGC。
AGC电路从结构上又可大致分为3种前馈型、反馈型和混合型，如图8-5所示。
其中，前馈型电路收敛比反馈型要快，但是不稳定；混合型克服了前馈型和反馈型电路的缺点，尤其适合用于快速衰落信道，但是电路复杂、功耗大、调试困难。
通常采用反馈型AGC，主要有以下几种实现方案。
G9091-280T11U。
自动增益控制
自动增益控制的定义自动增益控制是指使放大电路的增益自动随信号的强度而调整的自动控制方法.自动增益控制电路的原理简介实现自动增益控制功能的电路简称AGC环,AGC环是闭环电路,是一个负反馈系统,一般来说分成增益受控放大电路和控制电压形成电路两部分.增益受控放大电路文娱正向放大通路,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着小于输入信号的变化量,达到自动增益控制的目的.自动增益控制的目的若接收信号几μv~几mv变化,即信号强弱比为10三次方~10四次方.变化原因:距离不同、电台发射功率不同;移动电台、短波信号衰落,强弱变化相对缓慢.因信号强弱变化大,若放大器增益固定,则造成:(1)使后级放大器偏离线性区,信号失真;如:电视信号的同步头被压缩或消去,使同步失控.严重时,产生大信号阻塞(进入截止、饱和区);(2)增加混频组合频率干扰和非线性;对自动增益控制电路的具体要求(1)增益控制范围大;如:电视AGC:20~60dB.(2)保持系统良好的信噪比特性;(3)控制灵敏度高;如:电视AGC:-3dB以内.(4)控制增益变化时,幅频、群时延特性不变,以减小信号失真;(5)控制特性受温度影响小.控制放大器增益的方法1. 放大管电流控制法反向AGC:增益G随Ic正比变化,即: Ic↓,G↓: Ic↑,G↑优点: Ic小,节省功率.缺点:信号过大时, Ic↓↓过快,放大器进入非线性区.正向AGC: 增益G随Ic反比变化,即: Ic↑,G↓: Ic↓,G↑专用正向AGC管,曲线较陡,即Ic↑时G↓较快(控制灵敏度高).图(a)为反向AGC控制,VAGC为负电压控制过程:输出↑→VAGC负向↑→ib(ic)↓→G↓图(b)为正向AGC控制,VAGC为正电压控制过程:输出↑→VAGC正向↑→ib(ic)↑→G↓2. 放大管集电极电压控制法因为|Yfe|与Vce直接相关,故可通过VAGC改变Vce|Yfe|来改变|Yfe|(Avo).3. 放大管负载控制法因为放大器的增益与负载直接相关,可通过VAGC控制负载变化来改变增益.4. 差动电路增益控制法采用分流方式控制增益.5. 双栅场MOS效应管增益控制自动增益控制的电路举例1.广播接收机中的AGC电路2.AGC方式高线性调幅3.AGC方式高线性功放数据采集系统中自动增益控制的实现1硬件结构自动增益控制原理:(1)利用数模转换器实现增益控制原理为了改变放大器的增益,一般有2条途径:改变反相端的输入电阻阻值和改变负反馈电阻阻值.通过设计一个电阻网络和开关可以实现这种功能.D/A转换器能把数字量转换成模拟量,他的内部结构一般是电阻R-2R梯形网络,并集成有多路模拟开关.因此采取与常规D/A变换不同的用法,巧妙地利用D/A转换器的内部电阻网络可以实现改变放大器增益的功能.硬件原理如图1所示.这里采用AD7520芯片,AD7520是一种廉价的10位D/A转换芯片,由CMOS 电流开关和梯形电阻网络构成,结构简单,通用性好,配置灵活,其内部电阻网络由薄膜电阻构成,激光修正,相对于继电器和模拟开关等设计电阻网络而言,具有精度高、体积小、控制方便、外围布线简单等特点.其等效电路图如图2所示.从参考电压 VR流经梯形网络至OUT1的电流和没有分流电阻R0时的电流I 相比,其关系为:因此,只要改变数字量D的值就可以改变增益A.(2)自动增益控制原理经过放大器放大后输出的信号在送入AD转换器的同时,也输入到2个电压比较器(这2个电压比较器的参考电压分别为AD转换器允许输入的最大值和最小值),其中一个输到正相端,一个输到反相端.根据电压比较器输出的结果是0还是1来修改DAC的数字量输入,可以达到改变放大器增益的效果.如图1所示,2个电压比较器输出有3种可能:(1) P12=1,P13=0, 即放大器输出的电压值高于电压比较器的参考电压,此时放大倍数偏大,应通过程序修改DAC的输入(即修改P0口和P10,P11的值)减小放大倍数;(2) P12=0,P13=0,即放大器输出的电压值介于2个电压比较器的输入参考电压之间,此时放大倍数合适,可以进行A/D转换;(3) P12=0,P13=1,此时放大器输出电压小于电压比较器参考电压,放大倍数偏小,应该增大放大倍数.这样就完成了自动增益控制的过程.3软件设计在初始化程序中,需要预置DAC转换器的输入,即为P0口和P10,P11赋值以确定放大器的原始放大倍数,以后再在此基础上对放大倍数进行调整.其软件流程如图3所示.4结语本文中选用的数模转换器是10位的,在实际应用中可以根据不同的需要选择不同位数的数模转换器.图1中,电压比较器1的参考电压Vref为A/D转换器可以转换的最高电压,适当选择R1,R2的阻值可使电压比较器2的参考电压为A/D 转换器可以转换的最低电压值.由于受速度限制,本电路不适用于高速数据采集系统.。
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图10-18 压控振荡器的数学模 型
图10-19 锁相环路的相位模型
图10-20(a)和(b)所示为这两种集成锁 相环路的组成框图。
图10-20 模拟集成锁相环路的原理框图 (b) L562
图10-21 锁相倍频电路的框图
图10-22 锁相混频器的框图
图10-23 锁相环调频器
图10-24 锁相环鉴频器
图10-2 自动增益控制电路的 组成
图10-3 具有AGC电路的接收机框图 (a) 超外差收音机框图 (b)电视接收机框图
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图10-4 晶体管|yfe|—IE特性
图10-5 反向AGC电路
图10-6 平均值型AGC电路
图10-7 峰值型AGC电路
图10-8 自动频率控制电路的 框图
图10-9 超外差接收机AFC系统
图10-10 自动频率微调电路的组成
图10-13 基本锁相环路的框图
图10-14 鉴相器的电路模型 (a) 鉴相器框图 (b) 鉴相器的数学模型
图10-15 环路滤波器 (a) 简单RC滤波器 (b) 无源比例积分滤波器 (c) 有源比例积分滤波器
图10-16 环路滤波器的数学模 型
图10-17 压控振荡器的特性曲 线
第十章 反馈控制电路
第一节 概述 为了提高通信和电子系统的性能指标， 或者实现某些特定的要求，必须采用自 动控制方式。利用反馈实现对电子系统 自身的控制的电路称为反馈控制电路。
图10-1 反馈控制电路的组成框 图
第二节 自动增益控制电路
自动增益控制电路是接收机的重要辅助电路之 一，它的作用是使接收机输出电平保持一定范 围。 接收机的输出电平取决于输入信号电平以及接 收机的增益。若接收机的增益恒定不变，则信 号太强时会造成接收机饱和或阻塞，而信号太 弱时又可能被丢失。因此希望接收机的增益随 接收信号的强弱而变化，信号强时增益低，信 号弱时增益高，这样就需要使用自动增益控制 电路。
图10-25 采用L562的锁相鉴频器的外 接电路
图10-26 解调副载波锁相环
图10-27 采用锁相环的同步检波电路