自動(dòng)增益實(shí)驗(yàn)報(bào)告..

1、精品文檔自動(dòng)增益控制電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告北京郵電大學(xué)理學(xué)院2011214103 班劉辰學(xué)號(hào)： 2011212657。1歡迎下載精品文檔一、 摘要隨著電子電路技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)增益電路廣泛的應(yīng)用于錄音機(jī)、雷達(dá)、廣播，乃至于光纖通信、衛(wèi)星通信、無線通信等等的領(lǐng)域中。 自動(dòng)增益電路，簡(jiǎn)稱 AGC電路，即 Auto gain control 電路。很多時(shí)候系統(tǒng)會(huì)遇到不可預(yù)知的信號(hào)等等原因，導(dǎo)致輸入信號(hào)幅度變化較大時(shí)。此時(shí)，使用帶“自動(dòng)增益控制”的自適應(yīng)前置放大器，使增益能隨信號(hào)強(qiáng)弱而自動(dòng)調(diào)整，以保持輸出相對(duì)穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)介紹了一種簡(jiǎn)單的反饋式AGC電路，適用于低頻段小信號(hào)處理的系統(tǒng)中。關(guān)鍵詞：自動(dòng)增益

2、控制 , 反饋，倍壓整流，可變衰減二、 設(shè)計(jì)任務(wù)要求1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）了解 AGC（自動(dòng)增益控制）的自適應(yīng)前置放大器的應(yīng)用。2 ）掌握 AGC電路的一種實(shí)現(xiàn)方法。3 ）提高獨(dú)立設(shè)計(jì)電路和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的能力2 實(shí)驗(yàn)任務(wù)1）設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)如圖3 所示的 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： 0.15KHz；2 ）設(shè)計(jì)該電路的電源電路（不要求實(shí)際搭建）三、設(shè)計(jì)思路與總體結(jié)構(gòu)框圖1、設(shè)計(jì)思路1）該實(shí)驗(yàn)電路中使用了一個(gè)短路雙極晶體管直接進(jìn)行小信號(hào)控制的方法，從而相對(duì)簡(jiǎn)單而有效實(shí)現(xiàn)預(yù)通道AGC的功能。如下圖，可變分壓器由一個(gè)固定電阻R

3、1和一個(gè)可變電阻構(gòu)成，控制信號(hào)的交流振幅。 可變電阻采用基極 - 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。為防止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.。2歡迎下載Detetor精品文檔C1VCCR1c22R211Header 1Q12VREGHeader 2GNDI反饋式 AGC由短路三極管構(gòu)成的衰減器1） 對(duì)正電流的 I 所有可用值，晶體管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)。短路晶體管的V-I 特性曲線非常類似與PN

4、二極管，符合肖特基方程，除了稍高的直流電壓值外，即器件電壓的變化與直流電流變化的對(duì)數(shù)成正比。3）輸入信號(hào) VIN 驅(qū)動(dòng)輸入緩沖極 Q1，中間互補(bǔ)級(jí)聯(lián)放大電路Q2、Q3提供大部分電壓增益，通過負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)回到放大級(jí)的輸入端。 Q6構(gòu)成衰減器的可變電阻部分， D1、D2 構(gòu)成一個(gè)倍壓整流器。它從輸出級(jí) Q4提取信號(hào)的一部分并為 Q5生成控制電壓，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 AGC的開始時(shí)間，電阻 R17 決定 AGC的釋放時(shí)間。4）倍壓整流原理：在一些需用高電壓、小電流的地方，常常使用倍壓整流電路。倍壓整流，可以把較低的交流電壓，用耐壓較低的整流二極管和電容

5、器，“整”出一個(gè)較高的直流電壓。倍壓整流電路一般按輸出電壓是輸入電壓的多少倍，分為二倍壓、三倍壓與多倍壓整流電路。電路工作中，當(dāng)二極管 D3導(dǎo)通， D4 截止，電流經(jīng)過 D3 對(duì)電路中的電容充電，將電容 C11 上的電壓充到接近加在 D3 上電壓的峰值，并基本保持不變；。3歡迎下載精品文檔當(dāng)加在 C11上的電壓反向時(shí)，二極管 D4 導(dǎo)通， D3截止，此時(shí)，加在 C11上的反向電壓繼續(xù)通過 D4 對(duì)電容 C11充電，充電電壓峰值為加在 D4 兩端的電壓峰值。如此反復(fù)充電， C11上的電壓就基本上就維持在加在D3、D4上的交流電壓峰值兩倍。故稱為倍壓整流電路。1、 總體結(jié)構(gòu)框圖（ 1）一個(gè)簡(jiǎn)單 A

6、GC電路：輸入放大電路（2）本實(shí)驗(yàn)電路框圖：輸入信號(hào)輸入緩沖級(jí)級(jí)信號(hào)范圍： 0.5 50mVrms1五、實(shí)驗(yàn)分塊電路的作用和總體電路 1, 信號(hào)緩沖輸入級(jí)電路輸出輸出端反饋放大級(jí)前端放大級(jí)，提供大部分輸出信號(hào)增益信號(hào)范圍： 0.5 1.5Vrms反饋網(wǎng)絡(luò)23R52.2kC2100uFR427kC3R21MJP 1C1R12200uFQ121Intput3.3uF220R32.2K。4歡迎下載精品文檔2，直流耦合互補(bǔ)級(jí)聯(lián)電路（提供大部分增益）：3，信號(hào)輸出級(jí)電路（射極跟隨器Q4）：4，倍壓整流（ D1、D2 與電容 C6構(gòu)成）與反饋電路：。5歡迎下載精品文檔C73.3uFR151.5K9VR19

7、3.3KD1Q5C6R16Q6100uFR1756K1.8MD25、總體電路設(shè)計(jì)該電路主要由輸入前級(jí)、中間直流互補(bǔ)級(jí)聯(lián)放級(jí)、倍壓整流電路、反饋網(wǎng)絡(luò)組成。其中反饋網(wǎng)絡(luò)跨在直流互補(bǔ)耦合級(jí)聯(lián)放大級(jí)的前端與輸出級(jí)的前端之間，使信號(hào)自動(dòng)衰減為一定的值（小幅波動(dòng)），實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制。234。6歡迎下載精品文檔六、所實(shí)現(xiàn)功能說明1、基本功能：輸入的信號(hào)范圍在 0.5 50mVrms時(shí)，經(jīng)過輸入緩沖級(jí)， 直流耦合互補(bǔ)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)（提供大部分增益），經(jīng)過射極跟隨器，接輸出端同時(shí)引反饋回去到放大級(jí)前端，反饋由具有倍壓整流作用的 D1、D2 和可變衰減器，對(duì)不同的輸入信號(hào)，反饋信號(hào)大小不一樣，使經(jīng)輸入緩沖級(jí)放大電路

8、放大的信號(hào)與反饋信號(hào)疊加，疊加后的信號(hào)幅度在很小的范圍波動(dòng)，再經(jīng)過放大，使輸出電壓 0.5 1.5Vrms，信號(hào)帶寬滿足覆蓋 100Hz5KHz的要求，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)增益控制。2、直流電源： Vcc=9V3、主要測(cè)試數(shù)據(jù)：調(diào)節(jié)增益時(shí)間：約為0.5s 左右。7歡迎下載精品文檔f/Hz100100030005000Vi/mVrms50.780.780.780.78100.810.810.810.81200.810.810.810.81300.790.790.790.79500.800.800.800.804、測(cè)試方法：（1） 輸入端接輸入信號(hào)， 電壓有效值 0.5 50mV，頻率在 100Hz 5KH

9、z，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(zhǎng)變化，用示波器觀察輸入輸出信號(hào)，使用交流毫伏表測(cè)量輸入輸出的信號(hào)電壓的有效值，計(jì)算增益；（2）具體測(cè)試過程如下：保持輸入電壓有效值 0.5mV，改變信號(hào)頻率從 100Hz變化到 5KHz（為取得更多的數(shù)據(jù)，可以每次增大 500Hz，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；（3） 由測(cè)出的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出增益，同時(shí)可見，再輸入電壓在規(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

10、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)增益控制的功能；（4）為了解反饋網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)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(cè)量反饋輸出信號(hào)，亦可把反饋引回的線去掉，用示波器觀察測(cè)量沒有反饋時(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。（5）用示波器觀察輸入緩沖級(jí)（該實(shí)驗(yàn)中注釋為 Q1）的集電極輸出波形，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)；把反饋去掉，同樣觀察測(cè)量 Q1集電極的波形，對(duì)比可見，有反饋的時(shí)候Q1的集電極輸出信號(hào)幅值基本為 2mV，而無反饋的時(shí)候， Q1的集電極輸出信號(hào)幅值為伏級(jí)上的，比有反饋的時(shí)候大的

11、多，可見自動(dòng)衰減的負(fù)反饋信號(hào)與經(jīng)緩沖級(jí)放大的信號(hào)疊加，使信號(hào)維持在一個(gè)比較穩(wěn)定的值。（6）測(cè)量倍壓整流電路（ D1、 D2構(gòu)成）的輸出信號(hào)波形，增進(jìn)對(duì)倍壓整流器的工作原理的理解。經(jīng)過以上步驟，自動(dòng)增益控制電路的測(cè)試基本完成。8歡迎下載精品文檔七、故障及問題分析連接電路時(shí)，有部分缺少元件，使用了近似的電阻做代替，或者與其他同學(xué)交換，部分無法代替的去找老師領(lǐng)取。同時(shí)，測(cè)試電路時(shí)發(fā)現(xiàn)了正負(fù)極接反的電容，發(fā)出的小爆炸聲，電容燒壞，因而重新接入了新的電容。另一方面，電路板面并不是很美觀，用了很長(zhǎng)時(shí)間整理面板。八、總結(jié)和結(jié)論1、本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了理論與實(shí)踐的綜合，不止要理論設(shè)計(jì)清晰，而且手動(dòng)搭建電路時(shí)候也不能出

12、錯(cuò)。實(shí)際中就多次檢查出電路連接錯(cuò)誤而無法完成實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)，我們更深的理解了模擬電路的知識(shí)精髓。2、由于自動(dòng)增益控制電路比較復(fù)雜，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中應(yīng)該進(jìn)行整體協(xié)調(diào)與局部分析。當(dāng)電路的輸出電壓波形不符合預(yù)期時(shí)， 要根據(jù)實(shí)際的輸出與理論分析的輸出之間的差距來分析故障發(fā)生在哪里，例如當(dāng)輸出不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制時(shí)，可以基本確定是倍壓整流與反饋的電路出現(xiàn)問題，這樣可使我們縮小排查的范圍，提高實(shí)驗(yàn)效率，同時(shí)加深理解了電路每一部分的具體功能。3、本實(shí)驗(yàn)需要我們有較強(qiáng)的動(dòng)手能力和統(tǒng)籌安排能力。在連接電路前，應(yīng)該先將元件清單列出，找出缺少的零件，統(tǒng)一整理好后做好標(biāo)注以便在后期連接電路的過程中選擇或更改元器件。另外，

13、在連接電路之前，應(yīng)該先設(shè)計(jì)好具體的電路布局，使得整體清晰美觀，這樣可以避免不必要的返工。4、輸出的信號(hào)電壓基本為 0.78Vrms，以很小幅度波動(dòng)， 在實(shí)驗(yàn)要求的范圍內(nèi)， 輸出信號(hào)帶寬為 50Hz225KHz，覆蓋要求的頻率寬度， 可以處理寬頻帶的信號(hào)， 說明該電路對(duì)信號(hào)處理能力強(qiáng)， 但同時(shí)帶來一個(gè)問題，通頻帶寬，選擇性差。5、該自動(dòng)增益控制電路， 輸入信號(hào)范圍為 0.5 50mVrms輸出信號(hào)為 0.5 1.5Vrms 信號(hào)帶寬： 1005KHz，適合應(yīng)用于低頻段小信號(hào)處理的系統(tǒng)中。7、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該堅(jiān)持不懈、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，不要因?yàn)闊o法得出滿意的結(jié)果而放棄，應(yīng)該一步步的尋找錯(cuò)誤在哪里并且解決。九、 PROTEL繪制的原理圖1、PROTEL繪制的 AGC電路原理圖：該電路主要有幾部分組成：輸入前級(jí)、中間直流互補(bǔ)級(jí)聯(lián)