自动增益控制放大系统设计毕业论文(编辑修改稿)

自动增益控制放大系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

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）。 现在出现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。 本文中要研究的是基于电路反馈的利用放大器实现的自动增益控制。 自动增益控制的原理 自动增益控制电路组成框图如图 （ 1）可控增益放大器 —— 用于放大输入信号 ui，其增益大小取决于控制电压 UC。 安徽理工大学 毕业设计 3 （ 2）振幅检波器、直流放大器和比较器共同构成反馈控制器 —— 可控增益放大器的输出交变信号→振幅检波器变成直流信号→经直流放大器放大输出→在比较器中与参考电平 UR比较产生直流控制电压 UC→用于控制可控增益放大器的增益。 图 自动增益控制电路工作原理 : （ 1） 当输入信号 ui较小时，输出信号 uo的幅度也较小，经电平检测器、低通滤波器、直流放大器的输出信号加到电压比较器上的电压也比较小 ,就不可能产生控制电压 Uc去控制可控增益放大器的增益，相当于此时自动增益控制环路不工作。 UR称为比较器的门限电压。 （ 2）当输入信号 ui振幅增大使输出信号 uo的振幅增大时，相应的直流放大器输出电压也增大，当大于或等于基准电压 UR，比较器的输出误差电压将改变，控制电压 Uc将随之改变，并控制可控增益放大器的增益，此时环 路启动，可控增益放大器的增益随输出信号的增大而降低，从而使输出信号减小；反之，当输入电压 ui减小使输出电压 uo减小时，环路产生的控制信号 Uc将使可控增益放大器的增益 Au增加。 可见，通过环路的控制作用，无论输入电压 ui增加或减小，输出信号电平仅在较小的范围内变化，从而保持在输入信号变化的情况下输出信号基本稳定，达到自动增益控制（ AGC）的目的。 这样，通过环路的反馈控制作用，可使输入信号 ui幅度增大或减小时，输出信号 uo幅度基本保持恒定或在一个很小的范围内变化，从而实现自动增益控制的目的。 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。 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。 反馈控制器 UC 电压 比较器 直流 放大器 振幅 检波器 可控增益放大器 Au UR ui uo 安徽理工大学 毕业设计 4 因此，可将检波器输出的直流分量作为 AGC控制信号。 AGC电路工作原理：可以分为增益受控放大电路和控制电压形成电路。 增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随控制电压 U0而改变。 控制电压形成电路的基本部件是 AGC整流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。 自动增益控制放大器 目前 ,实现自动增益控制的手段很多 ,典 型的有压控放大器 ,也就是本文所要研究的自动增益控制放大器。 它是通过调整放大器一个控制端的电压 ,就可以实现调节这个放大器的增益。 因此 ,我们就可以通过反馈电路采集输出端的电压 ,通过调整网络后 (调整网络的功能就是规定的调整策略 )加到放大器的控制端 .就可以实现自动增益控制。 本课题的研究内容 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，以至于使语音信号通过。 由于语音信号的频带范围为 300hz3400hz,所以该电路所应设计的频带范围应在 300hz3400hz之间 ，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。 安徽理工大学 毕业设计 5 第 3 章 自动增益控制放大器的电路设计 方案选择 方案（一）：利用电阻电容来实现自动增益控制： 图 由图 ，此方案是通过自动调节 RP1（调节低频）、 RP2（调节高频）来实现对输入信号的增益控制。 当 RP1的滑动端在最左端时，电容 C1被短路，音频信号经 R R2送 至运放的反相输入端，运放输出信号经过 R RP1与 C2并联后反馈回来，此时低音增益达到最大值。 当 RP1到右端时，音频信号经过 R RP R2送到运放的反相输入端，运放输出信号经过 R C2反馈回来，此时增益到最小值。 同理， RP2的滑动端在最左端时，高音增益到最大，在最右端时，高音增益到最小。 本电路虽然实现简单，没有复杂的构造，但由于高低音的转折区分不明显，导致电路的性能的不完善，在高低音分界时，不能准确的确定增益的调节是通过哪一个滑动电阻，也就不能稳定的实现自动增益控制，因此不可选。 方案（二）：通过 两级放大器级联实现自动增益控制： 由图 ，此方案是通过两级放大器的级联来控制自动增益调节的。 此图采用了 AD603来实现自动增益控制电路。 AD603是低噪、 90MHz带宽增益可调的集成运放，如增益用分贝表示，则增益与控制电压成线性关系。 管脚间的连接方式决定了可编程的增益范围，增益在 11～ +30dB时的带宽为 90MHz，增益在 +9～ +41dB时具有 9MHz带宽，改变管脚间的连接电阻，可使增 益处在上述范围内。 本电路经两级 AD603级联后放大的信号，一路由 J2送入下一级信号通道，另一路则输入到三 极管。 三极管的发射极 PN结完成 AGC检波，三极管 PNP、 NPN之间，形成的电流之差，经过集电极 C9后，在 C9上形成一个压降，当 C9上的电荷达到一定量时，有反馈电流送回，则形成 AGC控制电压 VAGC。 输入信号增大时，三极管的集电极电流之差也跟着增大，反馈回到 AD603之后使输出 VAGC相应减小；同样，输入信号减小时， VAGC则会增大，即 VAGC与输入信号的强度成反比，符合 AGC电压反向控制要求。 安徽理工大学 毕业设计 6 图 通过两级放大级联实现自动增益控制电路图 本方案结果较为理想，并且通过两级放大器的级联使增益控制范围 增宽，性能比较稳定，但在与第三种方案进行综合比对时，我们采用了第三种方案。 方案（三）：利用放大器和场效应管共同组成的电路实现自动增益控制 图。