自動(dòng)增益控制電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、自動(dòng)增益限制AGC電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：班級(jí)：班內(nèi)序號(hào)：學(xué)號(hào)：一、課題名稱自動(dòng)增益限制AGC電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)二、實(shí)驗(yàn)摘要自動(dòng)增益限制電路的功能是在輸入信號(hào)幅度變化較大時(shí),能使輸出信號(hào)幅度穩(wěn)定不變或限制在一個(gè)很小范圍內(nèi)變化的特殊功能電路,簡稱為AGC電路.本實(shí)驗(yàn)采用短路雙極晶體管直接進(jìn)行小信號(hào)限制的方法,簡單有效地實(shí)現(xiàn)AGCa能.關(guān)鍵詞自動(dòng)增益電壓跟隨器反應(yīng)三、設(shè)計(jì)任務(wù)要求1、根本要求：設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)AGC電路,設(shè)計(jì)指標(biāo)以及給定條件為：輸入信號(hào)0.550mVrms；輸出信號(hào)：0.51.5Vrms；信號(hào)帶寬：1005KHz;設(shè)計(jì)該電路的電源電路不要求實(shí)際搭建,用PROTE歌件繪制完整的電路原

2、理圖SCH及印制電路板圖PCB.2、提升要求：1設(shè)計(jì)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、探究要求：1如何設(shè)計(jì)具有更寬輸入電壓范圍的AGC電路；2測(cè)試AGC電路中的總諧波失真THD及如何有效的降低THDL四、設(shè)計(jì)思路、總體結(jié)構(gòu)框圖InputAGC電路的實(shí)現(xiàn)有反應(yīng)限制、前饋限制和混合限制等三種,典型的反應(yīng)限制AGC由可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA以及檢波整流限制組成,本實(shí)驗(yàn)中電路采用了短路雙極晶體管直接進(jìn)行小信號(hào)限制的方法,從而簡單而有效的實(shí)現(xiàn)AGC功能.OutputDetector可變分壓器由一個(gè)固定電阻R1和一個(gè)可變電阻構(gòu)成,限制信號(hào)的交流振幅.可變電

3、阻采用基極-集電極短路方式的雙極性晶體管微分電阻實(shí)現(xiàn)為改變Q1電阻,可從一個(gè)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.為預(yù)防R2影響電路的交流電壓傳輸特性.R2的阻值必須遠(yuǎn)大于R1.o對(duì)于/&入Q1集電極的正電流的所有可用值,Q1的集電極一發(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.可以看出,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系數(shù)一般在100或100以上,在相當(dāng)大的電流范圍內(nèi),微分電阻都正確地遵守這一規(guī)那么.圖中所示

4、的晶體管至少可以在五個(gè)十倍程范圍內(nèi)限制微分電阻,即限制幅度超過100dB.輸入信號(hào)信號(hào)范圍0.5-50mVrms輸入緩沖級(jí)放大級(jí)提供大局部增益反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)輸出信號(hào)信號(hào)范圍0.5-1.5Vrms五、分塊電路和總體電路的設(shè)計(jì)(含電路圖)1 .分塊電路1)驅(qū)動(dòng)緩沖級(jí)其設(shè)計(jì)電路圖如圖4所示,當(dāng)/入信號(hào)Vin驅(qū)動(dòng)緩沖極Q1時(shí),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(gè)作用：它將Q1的微分輸出電阻提升到接近公式(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(gè)輸出電阻.R)1=rbe+(1+Brce/rbe)(R3/rbe)(1)由于R3未旁路,使Q1電壓增益降低

5、至：Aqi=BR/rbe+(1+B)R3R/R3(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(dòng)的線性響應(yīng).Q1的基極微分輸入電阻升至RdBASE=rbe+(1+3)R3,與只有be相比,它遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Q1的瞬時(shí)工作點(diǎn),并且對(duì)其依賴性較低.實(shí)驗(yàn)測(cè)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VCCXFG19VR5-vw-2.2kQC11.3.3gFR2Q1R1-WV2202N5551R32.2kQ驅(qū)動(dòng)緩沖級(jí)電路2直流耦合互補(bǔ)級(jí)聯(lián)放大局部圖中晶體管Q2為NPN管,Q3為PNP管,將Q2的集電極與Q3的基極相連,兩個(gè)管子實(shí)現(xiàn)共射一共射放大,利用直流耦合構(gòu)成互補(bǔ)放大器,為電路提供大局

6、部電壓增益.R5-WV2.2kQonFC11uR6-R8270kQ15kQQ5C3-dl12.2mFC4TF220nFR18Wir-Q6330Q2N3906R1130kQ2N5551直流耦合互補(bǔ)級(jí)電路3輸出級(jí)電路Q3集電極與Q4的基極相連,電流信號(hào)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(diǎn),.另外,R14將發(fā)射極輸出跟隨器Q4與信號(hào)輸出端隔離開來.VCC1mQ4一9VFC92N5551-R14-VW-r1kQR12100QC8-dlr10rF輸出級(jí)電路4自動(dòng)增益限制局部電路AGC電路圖如下圖,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局部

7、,Q5為Q6提供集電極驅(qū)動(dòng)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.由于電阻R17與C6并聯(lián),由于有二極管D1、D2單向?qū)ㄗ饔?C6只能通過R17放電,故R17決定了AGC勺釋放時(shí)間.在實(shí)際中,R17阻值可以選得大一的,延長AGO放時(shí)間,方便觀察.電阻R19用于限制通過Q5和Q6的最大直流限制電流.D1和D2構(gòu)成一個(gè)倍壓整流器,從輸出級(jí)Q4提取信號(hào)的一局部,為Q5生成限制電壓.這種構(gòu)置可以容納非對(duì)稱信號(hào)波形的兩極性的大峰值振幅.電阻R15決定了AGC勺開始時(shí)間.假設(shè)與C6組合的R15過小,那么使反應(yīng)傳輸函數(shù)產(chǎn)生

8、極點(diǎn),導(dǎo)致不穩(wěn)定.反應(yīng)原理：反應(yīng)電路在Q4發(fā)射極進(jìn)行電壓取樣,另一端接C3后面,在輸入中電路進(jìn)行電流相加,由瞬時(shí)極性法可判斷該反應(yīng)類型為電壓并聯(lián)負(fù)反應(yīng).即當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí),輸出電流也增大,Q6的微分電阻就會(huì)跟這變小,由于負(fù)反應(yīng)的作用,輸入信號(hào)就會(huì)變小,導(dǎo)致輸出減小,最終實(shí)現(xiàn)了輸出信號(hào)根本穩(wěn)定.反之亦然,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益限制功能.D114R17N41481.8MQD21N4148獷QR1656kQ圖7自動(dòng)增益限制電路2 .總體電路用Protel仿真的SCH®理圖:六、所實(shí)現(xiàn)功能說明已完成功能：自動(dòng)增益調(diào)節(jié)：根據(jù)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖在面包板上連接電路,并檢查確認(rèn)無錯(cuò)誤.調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生幅

9、度及頻率處于實(shí)驗(yàn)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(cè)輸入.將電路輸出接示波器CH2端檢測(cè)并顯示輸出.各端接地并接入直流穩(wěn)壓信號(hào),觀察實(shí)驗(yàn)輸出.發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的電路可以實(shí)現(xiàn)頻率100Hz5KHZ幅度20mV50mV的正弦信號(hào)輸入時(shí)的信號(hào)放大自動(dòng)增益調(diào)節(jié).示波器上顯示的輸出信號(hào)變化規(guī)律為先失真后恢復(fù),斷電后失真之后逐步變?yōu)?0電路測(cè)試測(cè)試方法：輸入端接輸入信號(hào),電壓有效值0.550mV,頻率在100Hz5KH乙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(cè)試,即保持一個(gè)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(hào),使用交流毫伏表測(cè)量

10、輸入輸出的信號(hào)電壓的有效值,計(jì)算增益.具體測(cè)試過程如下：(1)保持輸入電壓有效值025mV,改變信號(hào)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(cè)數(shù)據(jù)；為測(cè)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(hào)電壓衰減到3dB處,測(cè)出上限截止頻率),測(cè)量記錄如上表格所示；由測(cè)出的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出增益,同時(shí)可見,輸入電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)大幅波動(dòng)時(shí),輸出電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)以很小幅度波動(dòng),即可認(rèn)為輸入在規(guī)定范圍內(nèi)變化時(shí),輸出不變,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)增益限制的功能；為了解反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)增益限制電路中的作用,可以在反應(yīng)輸出端接示波器通道來觀察測(cè)量反應(yīng)輸出信號(hào),亦可把反應(yīng)引回的線去掉,用示

11、波器觀察測(cè)量沒有反應(yīng)時(shí)的輸出信號(hào),記錄測(cè)量的數(shù)據(jù),分析可以看出反應(yīng)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應(yīng)式AGC的原因；經(jīng)過以上步驟,自動(dòng)增益限制電路的測(cè)試根本完成,所得局部數(shù)據(jù)如下表:mVrmsf/Hz100020003000400050005700736739736734107207637617587561573777777577276920744787785782779257527967947917953076080380179880135766810807805807407728168138108124577881981981581750782822821820822七、故

12、障及問題分析1 .實(shí)驗(yàn)電路一直沒有輸出,重復(fù)對(duì)照電路圖檢查電路發(fā)現(xiàn)有一個(gè)二極管接反2 .開啟直流電源的時(shí)候出現(xiàn)短路,經(jīng)檢查有導(dǎo)線與電阻短接.3 .波型不穩(wěn)定,易出現(xiàn)時(shí)能出波形時(shí)而不能出的情況.八、總結(jié)和結(jié)論1 .由于電路圖較復(fù)雜,元器件較多,搭電路時(shí)需要非常仔細(xì)才能預(yù)防錯(cuò)誤,并且由于導(dǎo)線較多需要預(yù)防短接的現(xiàn)象發(fā)生.2 .教材上給出的該電路中的電阻阻值大小僅供參考,在實(shí)驗(yàn)過程中參考值大小因?yàn)樵拗坪蛯?shí)際調(diào)試發(fā)現(xiàn)的問題而有所改動(dòng).總結(jié)通過本次實(shí)驗(yàn),對(duì)AGC電路有了學(xué)習(xí)與了解.在設(shè)計(jì)、搭建電路的過程中,進(jìn)一步注意了例如元器件搭建中的問題等,穩(wěn)固了上學(xué)期知識(shí),對(duì)所學(xué)知識(shí)又有了新的理解與熟悉.通過了一

13、段長時(shí)間的實(shí)驗(yàn),復(fù)習(xí)了電子測(cè)量和電子電路實(shí)驗(yàn)中使用的一些根本元件和一些根本的測(cè)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(hào)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(biāo)稱值讀數(shù),以及電阻,電容,二級(jí)管,三極管好壞的檢測(cè).九、multsim仿真原理圖、波形圖27k口ZHD4C4*-d(-,MmF63.3jF0TJ270nJ1Uur十、PROTEL會(huì)制的原理圖1、用PROTEfeM的PC琳PCB板3、9V穩(wěn)壓源電路原理圖:21C1)0pFC7100pFD3Diode9V穩(wěn)壓電路3-C3-J-C4-'100pF100pF-1'1卜C5J-C6100pFI100p

14、FVvccIVCC4、9V穩(wěn)壓源生成PCBfe10TitleSizeBNumbeDate:2021-5-9V穩(wěn)壓電路PCB板卜一.所用元器件及測(cè)試儀表清單1、元器件清單元器件參數(shù)個(gè)數(shù)電阻R1220Q1電阻R21MQ1電阻R32.2KQ1電阻R427KQ1電阻R52.2KQ1電阻R6270KQ1電阻R7390KQ1電阻R815KQ1電阻R9560Q1電阻R1015KQ1電阻R1127KQ1電阻R12100Q1電阻R13390Q1電阻R141KQ1電阻R151.5KQ1電阻R1656KQ1電阻R171.8MQ1電阻R18330Q1電阻R193.3KQ1電容C13.3uF1電容C2100uF1電容C32200uF1電容C40.22uF1電容C5220uF1電容C6100uF1電容C73.3uF1電容C810uF1電容C91000uF1電容C101000uF1二極管D11N41481二極管D21N41491晶體管Q1NPN80501晶體管Q2NPN80501晶體管Q3PNP85501晶體管Q4NPN80501晶體管