自动增益控制电路实验报告

自动增益控制（AGC）电路的设

计与实现

实验报告

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一、课题名称

自动增益控制（AGC）电路的设计与实现

二、实验摘要

自动增益控制电路的功能是在输入信号幅度变化较大时，能使输出信号幅度稳定不变或限制在一个很小范围内变化的特殊功能电路，简称为AGC 电路。本实验采用短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，简单有效地实现AGC功能。

关键词

自动增益电压跟随器反馈

三、设计任务要求

1、基本要求：

设计实现一个AGC电路，设计指标以及给定条件为：输入信号0.5～50mVrms；输出信号：0.5～1.5Vrms；信号带宽：100～5KHz；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）及印制电路板图（PCB）。

2、提高要求：

1）设计一种采用其他方式的AGC电路；

2）采用麦克风作为输入，8Ω喇叭作为输出的完整音频系统。

3、探究要求：

1）如何设计具有更宽输入电压范围的AGC电路；

2）测试AGC电路中的总谐波失真（THD）及如何有效的降低THD。

四、设计思路、总体结构框图

AGC电路的实现有反馈控制、前馈控制和混合控制等三种，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，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。

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。可变电阻采用基极-集电极短路方式的双极性晶体管微分电阻实现为改变Q1电阻，可从一个由电压源Vreg和大阻值电阻R2组成的直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.。

对于输入Q1集电极的正电流的所有可用值，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，其VI特性曲线如图2所示。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。

信号范围

0.5-50mVrms

信号范围0.5-1.5 Vrms

五、分块电路和总体电路的设计（含电路图）

1.分块电路

1）驱动缓冲级

其设计电路图如图4所示，当输入信号V IN驱动缓冲极Q1时，组成基极集电极输出的共射电路，它的非旁路射极电阻R3有四个作用：

①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R

4

的阻值几乎可以唯一地确定这个输出电阻。

R D1≈r be+(1+βr ce/r be)(R3//r be) （1）

②由于R3未旁路，使Q1电压增益降低至：

A Q1=－βR4/〔r be+(1+β)R3〕≈－R4/ R3 (2)

③如公式（2）所示，未旁路的R

3

有助于Q1集电极电流－电压驱动的线性响应。

④Q1的基极微分输入电阻升至R dBASE=r be+(1+β)R3，与只有r be相比，

它远远大于Q1的瞬时工作点，并且对其依赖性较低。

实验测试得晶体管Q1放大倍数很小，起到稳定输入的缓冲作用。

XFG1

驱动缓冲级电路

2）直流耦合互补级联放大部分

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，两个管子实现共射—共射放大，利用直流耦合构成互补放大器，为电路提供大部分电压增益。

直流耦合互补级电路

3）输出级电路

Q3集电极与Q4的基极相连，电流信号从Q4发射极流出，为共集电路，利用了共集射极跟随器的特点，。。。。另外，R14将发射极输出跟随器Q4与信号输出端隔离开来。

输出级电路

4）自动增益控制部分电路（AGC）

电路图如图所示，其中R4构成可变衰减器的固定电阻，类似于图2中的电阻R1，而Q6构成衰减器的可变电阻部分， 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，而射极电流流入Q6集电极，由于可变电阻的阻值与其流过的电流成反比，可改变电阻值。

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性的大峰值振幅。

电阻R15决定了AGC的开始时间。若与C6组合的R15过小，则使反馈传输函数产生极点，导致不稳定。

反馈原理：反馈电路在Q4发射极进行电压取样，另一端接C3后面，在输入中电路进行电流相加，由瞬时极性法可判断该反馈类型为电压并联负反馈。即当输入信号增大时，输出电流也增大，Q6的微分电阻就会跟这变小，由于负反馈的作用，输入信号就会变小，导致输出减小，最终实现了输出信号基本稳定。反之亦然，从而实现自动增益控制功能。