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文檔簡介

1、自動增益控制(AGC )電路的設(shè)計與實現(xiàn)實驗報告姓名:班內(nèi)序號:學(xué)號:學(xué)院:班級:1. 課題名稱自動增益控制(AGC電路的設(shè)計與實現(xiàn)2. 實驗摘要自動增益控制電路的功能是在輸入信號幅度變化較大時, 能使輸出信號幅度穩(wěn)定不變或限 制在一個很小范圍內(nèi)變化的特殊功能電路,簡稱為AGC 電路。本實驗采用短路雙極晶體管直接進行小信號控制的方法,簡單有效地實現(xiàn) AGC功能。關(guān)鍵詞自動增益 電壓跟隨器 反饋 聯(lián)級放大3. 設(shè)計任務(wù)要求基本要求:設(shè)計實現(xiàn)一個 AGC電路,設(shè)計指標以及給定條件為:輸入信號0.550mVrms ;輸出信號:0.51.5Vrms ;信號帶寬:1005KHz ;設(shè)計該電路的電源電路(

2、不要求實際搭 建),用PROTEL軟件繪制完整的電路原理圖( SCH)及印制電路板圖(PCB)。 提高要求:1)設(shè)計一種采用其他方式的 AGC 電路;2)采用麥克風(fēng)作為輸入,8Q喇叭作為輸出的完整音頻系統(tǒng)。3)如何設(shè)計具有更寬輸入電壓范圍的 AGC 電路;4)測試 AGC 電路中的總諧波失真( THD )及如何有效的降低 THD 。4. 設(shè)計思路、總體結(jié)構(gòu)框圖AGC 電路的實現(xiàn)有反饋控制、前饋控制和混合控制等三種,典型的反饋控制AGC 由可變增益放大器( VGA )以及檢波整流控制組成,本實驗中電路采用了短路雙極晶體管直接 進行小信號控制的方法,從而簡單而有效的實現(xiàn) AGC 功能??勺兎謮浩饔?/p>

3、一個固定電阻 R1 和一個可變電阻構(gòu)成,控制信號的交流振幅??勺冸娮璨捎?基極 -集電極短路方式的雙極性晶體管微分電阻實現(xiàn)為改變Q1 電阻,可從一個由電壓源 Vreg和大阻值電阻 R2組成的直流源直接向短路晶體管注入電流。為防止R2影響電路的交流電壓傳輸特性。 R2 的阻值必須遠大于 R1.對于輸入 Q1 集電極的正電流的所有可用值, Q1 的集電極發(fā)射極飽和電壓小于它的基極 發(fā)射極閾值電壓,于是晶體管工作在有效狀態(tài),其 VI 特性曲線如圖 2所示??梢钥闯?, 短路晶體管的微分電阻與流過的直流電流成反比, 即器件的微分電導(dǎo)直接與電流成正比。 在 工作狀態(tài)下, 共射極連接的雙極型晶體管的電流放大

4、系數(shù)一般在 100或100以上, 在相當大 的電流范圍內(nèi), 微分電阻都正確地遵守這一規(guī)則。 圖中所示的晶體管至少可以在五個十倍程 范圍內(nèi)控制微分電阻,即控制幅度超過 100dB。1. 分塊電路1) 驅(qū)動緩沖級其設(shè)計電路圖如圖4所示,當輸入信號Vin驅(qū)動緩沖極Qi時,組成基極 集電極輸出的共射電路,它的非旁路射極電阻R3有四個作用: 它將Qi的微分輸出電阻提高到接近公式(1 )所示的值。該電路中的微分輸出電阻增加很多,使 R的阻值幾乎可以唯一地確定這個輸出電 阻。R)仟 rbe + (1+ B r ce/r be)(R 3/r be)( 1) 由于R3未旁路,使Q1電壓增益降低至:A Q1= B

5、 R/ r be+(1+ B )R3 Rt/ R 3(2) 如公式(2)所示,未旁路的R有助于Q1集電極電流一電壓驅(qū)動的線性 響應(yīng)。 Q1的基極微分輸入電阻升至 RdBASE=rbe+(1+ B )R3,與只有相比,它 遠遠大于Q1的瞬時工作點,并且對其依賴性較低。實驗測試得晶體管Q1放大倍數(shù)很小,起到穩(wěn)定輸入的緩沖作用。R4R2VAH3IMOQ1C1-JkH 3uiFR1嚴軒L創(chuàng)g2N390412R1S2kH-MH2)直流耦合互補級聯(lián)放大部分電路圖如圖5所示;圖中晶體管Q2為NPN管,Q3為PNP管,將Q2的集電極與Q3的基極相連,兩 個管子實現(xiàn)共射一共射放大,利用直流耦合構(gòu)成互補放大器,為

6、電路提供大部分 電壓增益。R10S、-15kOR19 27klR20i3)輸出級電路Q3集電極與Q4的基極相連,電流信號從 Q4發(fā)射極流出,為共集電路,利 用了共集射極跟隨器的特點,。另外,R14將發(fā)射極輸出跟隨器 Q4與信號輸出端隔離開來。vcc10uF4)自動增益控制部分電路(AGC電路圖如圖6所示,其中R4構(gòu)成可變衰減器的固定電阻,類似于圖 2中的 電阻R1,而Q6構(gòu)成衰減器的可變電阻部分,Q5為Q6提供集電極驅(qū)動電流,Q5 的共射極結(jié)構(gòu)只需要很少的基極電流,而射極電流流入Q6集電極,由于可變電阻的阻值與其流過的電流成反比,可改變電阻值。因為電阻R17與C6并聯(lián),由于有二極管D1、D2單

7、向?qū)ㄗ饔?,C6只能通 過R17放電,故R17決定了 AGC勺釋放時間。在實際中,R17阻值可以選得大一 的,延長AGC釋放時間,方便觀察。電阻R19用于限制通過Q5和Q6的最大直流控制電流。D1和D2構(gòu)成一個倍壓整流器,從輸出級 Q4提取信號的一部分,為Q5生成 控制電壓。這種構(gòu)置可以容納非對稱信號波形的兩極性的大峰值振幅。電阻R15決定了 AGC勺開始時間。若與C6組合的R15過小,貝U使反饋傳輸 函數(shù)產(chǎn)生極點,導(dǎo)致不穩(wěn)定。反饋原理:反饋電路在Q4發(fā)射極進行電壓取樣,另一端接C3后面,在輸入 中電路進行電流相加,由瞬時極性法可判斷該反饋類型為電壓并聯(lián)負反饋。即當輸入信號增大時,輸出電流也增

8、大,Q6的微分電阻就會跟這變小,由于負反饋 的作用,輸入信號就會變小,導(dǎo)致輸出減小,最終實現(xiàn)了輸出信號基本穩(wěn)定。反 之亦然,從而實現(xiàn)自動增益控制功能。2. 總體電路用Protel仿真的SCH原理圖:6. 所實現(xiàn)功能說明已完成功能:自動增益調(diào)節(jié): 按照所設(shè)計的實驗電路圖在面包板上連接電路,并檢查確認無錯誤。調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生幅度及頻率處于實驗要求范圍內(nèi)的正弦波并接入電路交流輸入端,并接入示波器CH1端檢測輸入。將電路輸出接示波器 CH2端檢測并顯示輸出。各端接地并接入 直流穩(wěn)壓信號,觀察實驗輸出。發(fā)現(xiàn)所設(shè)計的電路可以實現(xiàn)頻率100HZ5KHZ,幅度20mV50mV的正弦信號輸入時的信號放大自動增

9、益調(diào)節(jié)。示波器上顯示的輸出信號變化規(guī)律為先失真后恢復(fù),斷電后失真之后逐步變?yōu)?。電路測試測試方法:輸入端接輸入信號,電壓有效值0.550mV,頻率在100Hz5KHz,為得到不同頻率不同電壓下的增益數(shù)據(jù),采取單變量法測試,即保持一個變量不變,改變另一變量, 使其在規(guī)定范圍內(nèi)按一定的步長變化,用示波器觀察輸入輸出信號,使用交流毫伏表測量輸入輸出的信號電壓的有效值,計算增益。具體測試過程如下:(1)保持輸入電壓有效值 025mV,改變信號頻率從1KHz變化到5KHz (為取得更多的數(shù)據(jù), 可以每次增大1KHz,多測數(shù)據(jù);為測試電路的帶寬,可以改變頻率到更低和更高的值,使 輸出信號電壓衰減到 3dB

10、處,測出上限截止頻率),測量記錄如上表格所示;由測出的數(shù)據(jù)可以計算出增益,同時可見,輸入電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)大幅波動時,輸出電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)以很小幅度波動,即可認為輸入在規(guī)定范圍內(nèi)變化時,輸出不變,實現(xiàn)了自動增益控制的功能;(3)為了解反饋網(wǎng)絡(luò)在自動增益控制電路中的作用,可以在反饋輸出端接示波器通道來觀察 測量反饋輸出信號,亦可把反饋引回的線去掉,用示波器觀察測量沒有反饋時的輸出信號, 記錄測量的數(shù)據(jù),分析可以看出反饋網(wǎng)絡(luò)在該電路中舉足輕重的地位,這也是該電路稱為反饋式AGC的原因;經(jīng)過以上步驟,自動增益控制電路的測試基本完成,所得部分數(shù)據(jù)如下表:mVrmsf/Hz10002000300040

11、0050005732732731730727107527517517507471576576476476276020775775774772769257837907807807773079079078878778435796797795793790408028018017997954580780680580380050811811810808805結(jié)果分析:觀察數(shù)據(jù)表格,輸出信號隨輸入信號增大而緩慢增大。當輸入信號增大為原來的10倍,輸出信號僅僅增大1.1倍左右,符合自動增益控制電路的原理及要求,且輸出信號不受頻率的影響,由上表可以看出當頻率逐步增大時輸出信號基本穩(wěn)定。7. 故障及問題分析1.

12、 實驗電路一直沒有輸出,經(jīng)檢驗電路板部分損壞,換了新的電路板再重新搭建電路后出現(xiàn) 預(yù)期波形。2. 開啟直流電源的時候出現(xiàn)短路,經(jīng)檢查有導(dǎo)線與電阻短接。3. 在接通電路期間二極管發(fā)燙,對照電路是二極管正負極反接,調(diào)整后電路恢復(fù)正常。4. 調(diào)節(jié)示波器不出現(xiàn)波形,經(jīng)驗證示波器出現(xiàn)問題。8. 總結(jié)和結(jié)論1. 這個電路的實踐難度較大。在分析電路以及連接電路時均較容易出現(xiàn)錯誤,由于元件較多, 需要加大量導(dǎo)線甚至出現(xiàn)導(dǎo)線或元件互相疊壓在一起的情況。2. 教材上給出的該電路中的電阻阻值大小僅供參考,在實驗過程中參考值大小因為元件缺少 和實際調(diào)試發(fā)現(xiàn)的問題而有所改動??偨Y(jié)通過本次實驗,對 AGC電路有了初步的認識。在設(shè)計、搭建電路的過程中,鞏固了所學(xué)過 的知識,提高了綜合運用的能力,對所學(xué)知識又有了新的理解與認識。通過了一段長時間的實驗,復(fù)習(xí)了電子測量和電子電路實驗中使用的一些基本元件和一些基本的測量方法,例如面包板、示波器、萬用表、晶體管毫伏表、函數(shù)信號發(fā)生器的使用方法,還有常用元器件 如電阻、電容、電感的標稱值讀數(shù),以及電阻,電容,二級管,三極管好壞的檢測??傊@ 次綜合實驗讓我復(fù)習(xí)了理論知識,同時也積累的許多實驗經(jīng)驗。9.multsim仿真原理圖、波形圖euriFQ6 300Q2H3SQ4D11右ubN

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