自动增益控制放大器
一种自动增益控制放大器的设计
一种自动增益控制放大器的设计摘要：本文介绍了一种自动增益控制放大器的设计方法，该方法采用反馈电路实现自动增益控制，使放大器在输入信号强度变化时保持输出信号稳定。
设计中采用了MOSFET管和电容的组合连接方式，使放大器具有高增益和低噪声系数，同时实现了高稳定性和可靠性。
实验结果表明，该自动增益控制放大器具有优良的性能，适用于信号放大和处理的多种应用场景。
关键词：自动增益控制；放大器设计；反馈电路；MOSFET管；电容连接；稳定性正文：1.引言随着科技的不断发展，信号处理技术在通信、电子、计算机等领域得到了广泛应用。
在众多信号处理技术中，信号放大是其中的重要环节之一。
而自动增益控制放大器是实现信号放大的重要器件之一。
它可以在输入信号强度变化时自动调整增益，使输出信号稳定。
因此，本文提出了一种自动增益控制放大器的设计方法，旨在提高放大器的性能和稳定性，并适用于多种信号处理场景。
2.设计原理自动增益控制放大器的设计原理是基于反馈电路实现自动调节增益。
如图1所示，当输入信号Uin经过放大器后，产生的输出信号Uout被反馈到放大器的控制端A处，与输入信号进行比较，产生一个误差电压Ue。
该误差电压被输入到一个控制器中进行处理，控制器通过调节放大器的增益，使误差电压接近于0，从而实现自动增益控制。
图1 自动增益控制放大器原理图在设计中，我们采用了MOSFET管和电容的组合连接方式，如图2所示。
MOSFET管可以提供高增益和低噪声系数，电容与MOSFET管的组合连接方式可以提供稳定性。
此外，在设计中还考虑了放大器的输出阻抗和带宽等因素，使放大器的性能更加优良。
图2 自动增益控制放大器组合连接示意图3.实验方法为验证设计的可行性和有效性，我们进行了一系列实验。
实验中，我们利用模拟电路软件对自动增益控制放大器进行模拟分析，并对其输出信号进行测量分析。
实验结果表明，该放大器具有优良的性能和稳定性。
4.实验结果与分析实验结果显示，该自动增益控制放大器在不同频率和输入信号强度下均能达到稳定的输出信号。
基于VCA810的自动增益控制放大器的设计与实现
第31卷 第4期 苏州市职业大学学报 V ol .31，No .42020年12月 Journal of Suzhou V ocational University Dec . ，2020基于VCA810的自动增益控制放大器的设计与实现王书立a ，王勤宏b(苏州市职业大学 a .艺术学院；b .计算机工程学院，江苏 苏州 215104)摘 要： 以STM32F103RET6和VCA810为核心部件，辅以分级处理模块、测频模块、键盘输入模块、LCD 显示模块及话筒输入模块等组成一个自动增益控制放大器。
当输入音频信号频率在100 Hz~10 kHz 、幅度在10 mV~5 V 时，该系统可通过STM32F103RET6调节VCA810的压控电压，实现放大器输出幅度的保持、步进式调节和任意设定等功能，并能够根据环境噪声的改变自动调节放大器的输出幅度。
该设计适用于各种接收机、录音机和信号采集系统。
关键词：自动增益控制；放大器；STM32F103RET6；VCA810中图分类号：TN702 文献标志码：A 文章编号：1008-5475(2020)04-0030-06Design and Realization of Automatic Gain Control Amplifier Based on VCA810WANG Shuli a ，WANG Qinhong b（a .School of Fine Art ；b .School of Computer Engineering ，Suzhou Vocational University ，Suzhou 215104，China)Abstract ：Taking STM32F103RET6 and VCA810 as the core components ， the paper presents an automatic gain control amplifier composed of hierarchical processing module ， frequency measurement module ， keyboard input module ， LCD display module ， microphone input module ， and etc . When the frequency of input audio signal varies between 100 Hz and 10 kHz ， with the amplitude within the scope of 10 mV ~ 5 V ， this system is capable of maintaining ， step modulating ， and setting the output amplitude of the amplifier through adjusting the voltage of VCA810， which is controlled by STM32F103RET6. Furthermore ， the output amplitude of the amplifier can also be adjusted automatically according to ambient noises ， which makes it suitable for the application in receiver ， recorder and signal acquisition system .Keywords ：automatic gain control ；amplifier ；STM32F103RET6；VCA810DOI ：10.16219/j .cnki .szxbzk .2020.04.007收稿日期：2020-09-02作者简介： 王书立(1969—)，男，黑龙江鸡西人，助理实验师，主要从事实验技术研究。
增益可自动控制的放大器的课程设计
增益可自动变换的放大器设计一、设计题目及主要技术指标1．设计题目增益可自动变换的放大器设计2．主要技术指标（1）放大器增益可在1倍 2倍 3倍 4倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz。
（2）能够对任意一种增益进行选择和保持，能显示当前档位（演示：控制某个增益保持时间为4S）。
二、系统组成框图经过查阅书籍和相关资料，再有我们组讨论从而得出增益可自动变换的放大器设计的方案是：1、设计思路1）．放大器的电压增益由反馈电阻控制，因此只要改变反馈电阻就能切换不同的增益范围。
2）．增益的自动切换，可通过译码器输出信号，四选一控制模拟开关来实现不同反馈电阻的接入；3）、对某一种增益的选择、保持通常由芯片的地址输入和使能端控制；在进行巡回检测时，其增益的切换频率由时钟脉冲决定。
2、总体方框图三、单元电路设计与分析1、总体概述：增益可自动变换的放大器电路，由两个555，其中一个555组成的震荡电路产生频率为1Hz的振荡波形，再有第二个555组成的4秒脉冲电路实现对增益保持4秒的功能。
用74LS90实现计数器功能，用4选一模拟开关CD4052来控制接入放大器的反馈电阻的变换，从而实现增益为1倍，2倍，3倍，4倍的切换。
用74LS47来驱动数码管。
由uA741及其外围电路组成的同相放大器实现电压的放大。
2、NE555多谐振荡器说明：本电路需要两个脉冲信号，一个1HZ的时钟脉冲、一个4S的保持脉冲，所以需要两个555电路，分别产生1HZ的脉冲和4S的延时保持脉冲，两个信号都是从555的3脚输出的。
它的频率计算公式为：3、或门电路它的作用是：当两路信号同时输入时，高电平有效，故而当有4S的脉冲信号时，它便输出4S的脉冲信号，从而可以实现保持4S的功能。
4、五进制计数器本电路由74LS90实现，当74LS90的CP端（下降沿有效）输入一个脉冲信号时，计数器便计一个数，经过内部处理，从Q0 ~ Q3输出二进制编码。
当电路计数到100时，Q2便把1送到2和3脚，是计数器从00在开始计数。
自动增益控制放大器
竞赛题名称： 自动增益控制放大器一、设计思路描述：题目要求要实现一个增益自动控制放大器，改变放大器增益的方法有很多。
1.通过模拟开关切换反馈电阻,从而改变放大倍数。
2.通过数字电位器改变反馈电阻改变增益。
3.通过乘法型DAC 内部的电阻网络来改变反馈电阻从而改变增益。
方案1,2由于模拟开关和数字电位器提供的阻值变化范围较少，很难实现自动增益的精确控制。
方案3,乘法型DAC 内部有丰富的电阻网络可以供选择,一个12位的DAC 有4095个动态范围的电阻值可以选择，能很好的满足动态范围。
程控放大器输入,输出用单片机内部的Ａ/Ｄ采样在单片机内部处理数据得到直流电压值或者交流电压的幅度，根据输入确定放大倍数，测输出调整放大倍数当稳定。
时根据输入和输出的值算出放大倍数，Af=vout/vin 。
原理框图如下：二、硬件电路图图1 3.3V 基准源MSP430G2553 Launchpad 控制器程控放大输入信电平转 换电路1跟随器 A/D 检测电平转换电路按键增益设置5110液晶显示图2、程控增益部分图3、0.1V-5V直流可调输出三、算法数学描述：程控放大器的放大倍数Ａf=-R9*code/40950,将所要指定的放大倍数的code值写入DAC7811，从而控制放大器的输出,实现0.2,0.5,2,5的放大增益。
（1）输入信号的的测量,当输入0.1-5V以内的直流信号时经程控放大器后会反相（即出现负值）,所以在程控放大器后再加一级反向放大器，使信号完全和输入的相同，便于信号进行采集。
（2）当输入是交流信号时，频率不超过100KHz,幅值范围为0.1—10V(Vpp),要求放大器的输出信号电压控制在1V(左右0.2V)(Vpp)的范围内。
根据要求可见输入的电压远远超过了单片机的采集电压范围。
同时，交流信号的负值部分不能采集。
首先，要采集输入信号，先要经过电位器进行1/4衰减，如果是10V（Vpp），就衰减到2.5V。
自动增益控制放大器
自动增益控制放大器--设计文档一、设计要求设计一个根据输入信号及环境噪声幅度自动调节音量的自动增益控制音响放大器。
（1）放大器输入端从mp3或信号源输入音频（100Hz~10kHz）信号，输出端带600Ω负载或驱动8Ω喇叭（2~5W）。
（2）当输入信号幅度在10mV~5V间变化时，放大器输出默认值保持在2V±0.2V内，波动越小越好。
（3）能够显示输入信号幅度大小及频率高低。
（4）能够在1V~3V范围内步进式调节放大器输出幅度，步距0.2V。
（5）能够根据环境噪声调整自动调节放大器输出幅度。
二、系统框图三、设计说明1)系统说明本系统以AD603为核心芯片，2片AD603级联，控制器采用32位的STM32作为主控芯片。
因为AD603的输入电压不超过2V，所以先对输入信号进行5倍的衰减，然后送入AD603的输入端。
同时，对输入信号进行幅值与频率的采样，将输入信号通过峰值检波电路得出幅值送入ADC采样，显示出幅值。
因为信号含有负电压，所以利用加法器将输入信号提高，送入ADC采样得出频率，通过频谱显示出来。
输出信号的采集也与输入信号相同。
AD603的增益与控制电压关系满足G(dB)=80Vg+20，同时它的输出电压最大不超过2V，我们设定AD603最大增益时输出1.5V，后级加一个固定放大倍数为2的功放，同时可实现功率的放大。
通过上面的公式可求出稳定在2V或者1~3V内步进可调时的控制电压，进而求出增益。
同时，我们加入闭环反馈系统，通过检测实际输出电压与预设值的比较，来自动调整增益，达到稳定输出电压的作用。
后级功率放大采用集成功放，同时可放大电压。
运用集成运放电路简单同时带负载能力强。
在AD603的前级与功放前级加入电压跟随器，一是用作输入缓冲，二是起到前后级隔离，减小干扰。
2）模块说明分压电路分压电路由一个4k与一个1k精密电阻构成，将输入信号衰减5倍，输入信号幅值变为2mV~1V，这样输入信号小于AD603的最大输入电压，可以将输入信号送入AD603。
agc工作原理
agc工作原理
AGC工作原理
AGC全称为“自动增益控制器”，是指一种自动控制电路，用
于调节收音机、电视机、通信设备、雷达及许多其他电子设备中的接收电路放大器的增益。
AGC的工作原理如下：
1. 当接收到较弱的信号时，接收电路的放大器增益会自动增加，以便增强信号的强度。
2. 当接收到较强的信号时，接收电路的放大器增益会自动降低，以避免过度放大信号，导致信号失真或干扰。
3. AGC电路通常由一个控制电压或信号产生器控制放大器的
增益。
4. 控制电压或信号的大小与收音机、电视机或其他设备输入信号的强度成反比，使得放大器对所有输入信号的增益保持在一个稳定的范围内。
AGC是一种影响电子设备性能的重要电路元件，能够确保设
备对不同强度的输入信号作出恰当的反应，从而提高设备的灵敏度和性能。
自动增益控制放大器的设计与实现
自动增益控制放大器的设计与实现程望斌1, 杨陈明1, 江 武1, 贺利苗2, 佘凯华1, 龙 杰1(1. 湖南理工学院 信息与通信工程学院, 湖南 岳阳 414006; 2. 湖南理工学院 经济与管理学院, 湖南 岳阳 414006) 摘 要: 为实现稳定输出, 需对放大器系统的增益进行自动控制. 本文提出了自动增益控制放大系统的总体设计方案, 并对主要功能模块进行了方案比较与论证, 重点对硬件系统和软件系统进行了详细设计, 最后对系统进行了完整测试, 并对检测结果进行了分析. 结果表明: 系统稳定可靠、操控方便, 具有较好的人机交互性能.关键词: 自动增益控制; MSP430单片机; 直流放大; PGA2310中图分类号: TN432 文献标识码: A 文章编号: 1672-5298(2015)02-0048-05Design and Realization of Automatic Gain Control AmplifierCHENG Wang-bin 1, YANG Chen-ming 1, JIANG Wu 1, HE Li-miao 2,SHE Kai-hua 1, LONG Jie 1(1. College of Information and Communication Engineering, Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414006, China;2. College of Economics and Management, Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414006, China) Abstract : To achieve the stable output, amplifier system needs to be automatically regulated. This paper presents the automatic gain control amplifier system overall design, compares and demonstrates the main function module scheme. The hardware system and software system is emphasis designed in detail. Finally system is completely tested, and the testing results are analyzed. The results show that the system has good man-machine interactive performance and also the system is stable and reliable, in addition, and it is easy to control.Key words : automatic gain control; MSP430 microcomputer; Dc amplifier; PGA2310引言随着电子信息技术的迅速发展, 信号传输与增益控制技术广泛应用于军事、工业等行业, 具有较好的研发价值. 自动增益控制, 可以使系统的输出信号保持在一定范围内, 因此在信号传输领域得到广泛应用. 本文设计的数字式自动增益控制放大器, 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[1]: 当输入信号较弱时, 线性放大电路工作, 保证输出信号的强度; 当输入信号强度达到一定程度时, 启动压缩放大线路, 使输出幅度降低, 衰减输入信号, 从而实现放大器的自动增益控制.1 系统总体设计方案系统共分为三大部分: 第一部分为稳幅功能模块, 采用−95.5dB~31.5dB 程控放大, 通过NE5532跟随器, 实现稳幅功能. 比如对幅值在10mV~1V 的输入信号, 可使输入信号有效值稳定在353.5mV 左右, 且在其频率带宽范围内, 保证其幅频曲线稳定, 以及后级的功率放大电路稳定. 第二部分为峰值检波模块, 其采用AD637进行真有效值峰值检波. 第三部分为功率放大器, 采用运放NE5532, 在满功率带宽为100KHz 且幅值达到10V 时, 其压摆率为9V/us, 能够满足要求, 并且能支持±20V 供电. 再利用场效应管实现其输出电流的扩流, 就能使功率到达10W. 通过单片机MSP430G2553控制既实现了放大器电压增益Av 可自动调节并显示, 又降低了整个系统的成本. 因而系统效率高, 成本低, 可靠性和稳定性较强.输入信号经过电压跟随器, 将输入信号送给PGA2310自动调节增益AGC 模块, 通过控制器MSP430G2553对其进行控制. 而AD637真有效值检波模块是对PGA2310的输出信号进行峰值检波, 并收稿日期: 2015-04-05作者简介: 程望斌(1979− ), 男, 湖北崇阳人, 硕士, 湖南理工学院信息与通信工程学院副教授. 主要研究方向: 光电子技术、学科竞赛第28卷 第2期 湖南理工学院学报(自然科学版) Vol.28No.22015年6月 Journal of Hunan Institute of Science and Technology (Natural Sciences) Jun. 2015第2期 程望斌, 等: 自动增益控制放大器的设计与实现 49将检测的真有效值反馈给单片机从而达到环路控制的目的[2]. 为了设计的更人性化, 特增加了显示模块, 能够显示AGC 放大器当前增益的分贝值. 功率放大部分是对AGC 模块的输出信号进行功率放大, 驱动10Ω的负载. 系统总体设计框图如图1所示.2 方案论证与选择(1) AGC 电路方案论证与选择方案一: 典型的是采用场效应管或三极管控制增益. 主要利用场效应管的可变电阻区(或三极管等效为压控电阻)实现增益控制[3].方案二: 采用TI 公司VCA810压控放大芯片, 用两级VCA810级联实现−40dB~40dB 的程控放大. VCA810具有低失调电压, 一级放大倍数最大范围−40dB~40dB, 且外围电路简单, 但由于单级放大倍数过大易引起自激, 故采用两级级联放大.方案三: 采用TI 公司PGA2310数字程控放大芯片, 单级放大倍数的最大范围−95.5dB~31.5dB, 并且内部含有两个相互独立的通道, 其构成的外围电路简单, 易操控, 精确度较高.方案比较: 方案一采用大量分立元件, 电路复杂, 稳定性差, 调试较繁琐, 且精度不够. 方案二需要两级级联, 实现效果较好, 但由于MSP430G2553内部没有DA, 需要外加DA 芯片控制, 搭建电路较复杂. 方案三能够直接由单片机控制, 电路简单, 容易实现.(2) 峰值检波电路方案论证与选择方案一: 基本的峰值检波电路是由二极管电路和电压跟随器组成的, 此电路能够检测的信号频率范围宽, 但受二极管导通压降等因素的影响, 检波精度差.方案二: 真有效值检波电路采用ADI 公司的AD637,该芯片真有效值rms V V ＝输出为信号的真有效值电压.方案比较: 方案一电路简单, 容易调试, 受器件的影响使得测量精度失准. 方案二采用集成芯片实现峰值检波, 外围电路搭建容易, 并且抗噪声性能好、精度高.(3) 功率放大方案论证与选择方案一: 由多个高速缓冲器BUF634并联实现扩流输出, 提升放大器带负载能力[4]. 方案二: 用分立元件构成末级放大电路, 利用集成运放和MOSFET 扩流来实现放大.方案比较: 方案一效果好但成本较高; 方案二虽然实现较为麻烦, 但是成本低廉, 效果较好. 故采用方案二.图1 系统总体设计框图50 湖南理工学院学报(自然科学版) 第28卷3 系统硬件设计3.1 PGA2310构成的程控AGC 电路程控AGC 电路如图2所示. 为提高信号的稳定性, 信号经信号输入端口至NE5532运放构成跟随缓冲电路. 将此信号输入至PGA2310 Vin-L 引脚, 其正负电源引脚各加入10uf 和0.1uf 的电容滤波, 然后PGA2310输出信号通过NE5532跟随器输入至AD637构成的真有效值检波电路, 最后MSP430单片机AD 采集检波后的直流信号. 设定当输入直流或交流时, 如果检波输出信号大于353mV 或小于353mV , 单片机自动检测并且调节PGA2310增益, 使PGA2310输出直流电压信号时幅值稳定在0.5V 左右, 输出交流信号时峰值稳定在1V 左右.3.2 AD637真有效值检波电路PGA2310程控输出信号输入至AD637 Vin 管脚, 当输入为0时, 调节RP2滑动变阻器使检波输出也为0; 当有输入信号时, 调节RP1滑动变阻器使输出信号为输入信号有效值, 得到正确的检波直流信号. 检波电路图如图3所示.图2 程控AGC 电路图图3 AD637真有效值检波电路图第2期 程望斌, 等: 自动增益控制放大器的设计与实现 51 3.3 功率放大为实现较好的功率放大要求, 后级需要驱动10Ω负载, 由于普通运放不能提供驱动负载所需功率, 所以必须进行功率放大以提供所需功率并且将信号放大2倍. 我们采用如图4所示运放加MOS管电路, 具有带负载能力强等优点.4 系统软件设计本系统软件设计部分基于MSP430单片机平台, 主要完成增益控制、AD采集、预置信息液晶显示和按键控制[5], 系统以友好的人机界面展现给用户. 系统设计流程图如图5所示.在图5中, 我们采用条件判断语句控制AGC模块的增益, 并且还添加了一些容错措施, 以达到AGC 放大器在频带内稳定输出的目的, 为后级的功率放大电路的稳定提供了保证.5 系统测试及结果分析5.1 测试仪器TDS1012双踪示波器、SU3080数字函数信号发生器、直流稳压电源、万用表等.图4 功率放大电路图图5 系统设计流程图52 湖南理工学院学报(自然科学版) 第28卷5.2 直流信号放大测试测试方法: 幅度可变的直流电压信号(0.01V/0.1V/1V)至测试输入端, 然后用双踪示波器测测试输出信号. 测试结果见表1.输入信号(mv) 输出信号理论值(mv) 输出信号测试值(mv) 相对误差(%)<0.01 10.00 9.89 1.1% 0.1 10.00 9.90 1% 1 10.00 10.02 0.2%测试条件: 输入直流电压信号(0.01V/0.1V/1V)分别由滑动变阻器分压得到. 5.3 交流信号放大测试测试方法:(1) 从函数发生器输入频率为10KHz 且幅值可变的交流电压信号(0.01V/0.1V/1V)至测试输入端, 然后用双踪示波器测试输出信号. 测试结果见表2.输入信号(mV) 输出信号理论值(mV) 输出信号测试值(mV) 相对误差(%) <0.01 10.00 9.88 1.2% 0.01 10.00 9.94 0.6% 1 10.00 10.03 0.3%(2) 从函数发生器输入信号幅值为1V 且频率可变的交流电压信号至测试输入端, 然后用双踪示波器测试输出信号. 测试结果见表3.输入信号(Hz) 输出信号理论值(mV) 输出信号测试值(mV) 相对误差(%)1 10.00 9.88 1.2% 10 10.00 9.86 1.4% 1000 10.00 9.89 1.1% 10K 10.00 9.92 0.8% 100K 10.00 9.91 0.9% 200K 10.00 9.89 1.1%5.4 测试结果分析由测试数据可知, 放大器增益控制, 交直流放大, 带宽和带负载能力等指标都达到了要求. 在测量输入信号幅值低于10mV 时, 由于输入信号幅度过小、噪声的掩盖和仪器磨损等原因, 所以此项测试结果有误差.6 总结本文设计的系统实际输入信号有效值达到5mV , 在现有的仪器条件下, 信号幅度输出小时噪声大, 导致输出波形噪声较大. 放大器在驱动 10Ω负载时, 通频带带宽超过 100KHz, 带内失真小, 但功率放大器对扩流MOSFET 需配对, 否则容易产生交越失真. 如果对功率放大电路进行改善, 就能拓宽带宽[6] , 增大信号载体的容量.参考文献[1] 陈亮名, 杨 昆. 基于宽带高增益的放大器设计[J]. 电子设计工程, 2014, 22(15): 146~148 [2] 赖小强, 李双田. 数字闭环自动增益控制系统设计与实现[J]. 网络新媒体技术, 2013, 2(3): 40~44 [3] 李怀良, 庹先国, 朱丽丽, 等. 中低频宽动态范围AGC 放大器设计[J]. 电测与仪表, 2013, 50(566): 96~99 [4] 于国义, 张 乐, 崔先慧, 等. 用于CMOS 图像传感器的AGC 放大器设计[J]. 中国科技, 2013, 8(1): 10~13 [5] 李晓宇, 宫 平, 李杉杉, 等. 自增益电路在激光测距中的应用[J]. 电子设计工程, 2014, 22(18): 77~78, 83 [6] 陈铖颖, 黑 勇, 戴 澜, 等. 面向助听器应用的低功耗自动增益控制环路[J]. 微电子学, 2013, 43(4): 464~467表1 直流信号放大测试结果表2 交流信号放大测试结果(信号频率为10KHz)表3 交流信号放大测试结果(信号幅值为1V)。
自动增益控制(AGC)
（2）改变放大器的负载
由于放大器的增益与负载 有关，调节 也可以实现对放大器增益的控制。例如广播收音机中常采用变阻二极管（或称阻尼二极管）作为混频级或中频放大级集电极LC回路的一部分，随着外加控制电压的增加，使阻尼二极管从反向偏置逐渐变为正向偏置，导极二极管动态电导增大从而使回路有效 值降低，促使放大器增益显著降低。图3-5-7为收音机电路采用阻尼二极管的AGC电路， 为阻尼二极管。
一般广播收音机的AGC动态范围指标为：输入信号强度变化26dB时，输出电压的变化不超过5dB。在高级通信用接收机中，输入信号强度变化60dB时，输出电压变化不应超过6dB，输入信号在10μV以下时，AGC不起作用。黑白电视机输出电平变化为±1.5dB时，甲级机要求输入电平变化不小于60dB，乙级机要求输入电平变化不小于40dB。
对接收机中AGC的要求是：在接收机输入端的信号超过某一值后，输出信号儿乎不再随输入信号的增大而增大。
图3-5-10是以MC1350作为小信号选频放大器并带有AGC的电路图， 为陶瓷滤波器（中心频率为4.5 ），选频放大器的输出信号通过耦合电容连接到输出插孔J3。同时，输出信号通过检波二极管 进入AGC反馈电路。 、 为检波负载，这是一个简单的二极管包络检波器。运算放大器 为直流放大器，其作用是提高控制灵敏度。检波负载的时间常数 应远大于调制信号（音频）的一个周期，以便滤除调制信号，避免失真。这样，控制电压是正比于载波幅度的。时间常数过大也不好，它将跟不上信号在传播过程中发生的随机变化。
图3-5-8 改变电流分配比的增益控制电电路
当放大器工作频率较高时，对放大器的增益控制往往不通过直接改变放大器增益的
方法来实现，而是改变接在放大级之间或接在放大器输出端由二极管和电阻网络构成的电控衰减器来控制增益，这样可使放大器本身工作在理想放大状态，避免产生不必要的失真。
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自动增益控制放大器
--设计文档
一、设计要求
设计一个根据输入信号及环境噪声幅度自动调节音量的自动增益控制音响放大器。
（1）放大器输入端从mp3或信号源输入音频（100Hz~10kHz）信号，输出端带600Ω负载或驱动8Ω喇叭（2~5W）。
（2）当输入信号幅度在10mV~5V间变化时，放大器输出默认值保持在2V±0.2V内，波动越小越好。
（3）能够显示输入信号幅度大小及频率高低。
（4）能够在1V~3V范围内步进式调节放大器输出幅度，步距0.2V。
（5）能够根据环境噪声调整自动调节放大器输出幅度。
二、系统框图
三、设计说明
1)系统说明
本系统以AD603为核心芯片，2片AD603级联，控制器采用32位的STM32作为主控芯片。
因为AD603的输入电压不超过2V，所以先对输入信号进行5倍的衰减，然后送入AD603的输入端。
同时，对输入信号进行幅值与频率的采样，将输入信号通过峰值检波电路得出幅值送入ADC采样，显示出幅值。
因为信号含有负电压，所以利用加法器将输入信号提高，送入ADC采样得出频率，通过频谱显示出来。
输出信号的采集也与输入信号相同。
AD603的增益与控制电压关系满足G(dB)=80Vg+20，同时它的输出电压最大不超过2V，我们设定AD603最大增益时输出1.5V，后级加一个固定放大倍数为2的功放，同时可实现功率的放大。
通过上面的公式可求出稳定在2V或者1~3V内步进可调时的控制电压，进而求出增益。
同时，我们加入闭环反馈系统，通过检测实际输出电压与预设值的比较，来自动调整增益，达到稳定输出电压的作用。
后级功率放大采用集成功放，同时可放大电压。
运用集成运放电路简单同时带负载能力强。
在AD603的前级与功放前级加入电压跟随器，一是用作输入缓冲，二是起到前后级隔离，减小干扰。
2）模块说明
分压电路
分压电路由一个4k与一个1k精密电阻构成，将输入信号衰减5倍，输入信号幅值变为2mV~1V，这样输入信号小于AD603的最大输入电压，可以将输入信号送入AD603。
检波电路
检波电路采用精密整流，运用TL062运放搭建，通过电容的充放电以及二极管反向截止的特点达到输出一直为峰值的目的。
加法器电路
因为输入信号有正有负，当处于负半轴时，ADC无法进行频率采样，所以将信号整体抬高，使得完全处于正半轴，从而可以测量。
自动增益电路
自动增益控制放大器采用AD603作为程控增益芯片，由2片AD603级联。
总增益控制范围为84 .28dB ( 4 .2 1 4 x 2)。
在级联应用中, 有两种增益控制连接方式, 即顺序控制方式和并联控制方式。
我们采取并联控制方式。
两片AD603 级联的并联控制方式是将两级的正增益控制输入端（GPOS）以并联形式由一个正电压Vc驱动, 而两级的负增益控制输人端(GNEG) 以并联形式加一个稳定的电压, 即VG1=VG2, 于是两级的增益同步变化,并联控制方式在线性范围内的控制能力为80dB/v, 即在较小的控制电压下便可获得较高的增益, 其总增益是单片AD603的两倍。
其增益计算公式
为G(dB)=80Vg+20。
功率放大
功率放大电路采用集成功放TDA2030，固定放大倍数为2。
输出功率可驱动2-5W的扬声器与600Ω的轻负载
液晶显示
液晶显示采用TFT彩屏，显示输入输出信号幅值、频率与波形，以及频率的频谱。
四、系统原理图
模拟电路部分
控制器部分
五、仿真图
分压电路
当输入信号为5V时，输出为1V，达到了前面所说的衰减5倍。
同时加了电压跟随器，保持信号的稳定。
检波电路
加法器电路
自动增益电路
增益最大时，输入2mV，输出1.5V
由计算公式可知，当输入最小（2mV），输出最大（1.5V）时，控制电压约为2.47V，因multisim 无法对STM32仿真，于是模拟DAC输出电压为2.47V时，得到的波形，与理论值几乎一样。
增益最小时，输入2mV，输出1.5V
由计算公式可知，当输入最大（1V），输出最小（0.5V）时，控制电压约为1.69V，得出的波形，误差大概在20mV左右，通过软件的反馈，可以进一步缩小误差。
功率放大电路
此时为AD603输出0.5V后的功率放大电路，此时电压也被同时放大两倍
此时为AD603输出1.5V后的功率放大电路，此时电压也被同时放大两倍系统仿真
当输入信号为5V时，输出稳定在2V，得出控制电压，加在AD603的控制端上，求得输出信号接近2V。
由于测得理论电压得出的AD603输出信号总比预期信号小，只需在DAC输出控制电压时稍稍补偿即可。
当输入信号为10mV时，输出稳定在2V，得出控制电压，加在AD603的控制端上，求得输
出信号接近2V。
由于测得理论电压得出的AD603输出信号总比预期信号小，只需在DAC输出控制电压时稍稍补偿即可。