自动增益控制电路设计书课案Word文档下载推荐.docx

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孙亚荣

设计题目

自动增益控制电路的设计与实现

设

计

技

术

内

容

本设计主要在Multisim的工作环境下设计自动增益控制电路，应做以下设计内容：

1、软件仿真，设计实现一个简单的AGC电路。

2、以模拟集成电路为核心器件，通过电路增益的自动调节，对于不同幅值的正弦波u1,u0的幅值可基本不变。

要

求

本次课程设计需要完成以下要求：

1、设计实现AGC电路，测试AGC电路中的总谐波失真（THD）及如何有效的降低THD。

2、整体电路布局合理，线路清晰

3、课程设计说明书条理清晰，结构合理，格式规范

参

考

资

料

[1]电子线路第四版.谢嘉奎.北京.高等教育出版社.1999。

[2]电子电路基础.解月珍.北京.人民邮电出版社.1999。

[3]基础电子技术.蔡惟铮.北京.高等教育出版社.2004。

[4]半导体集成电路.朱正涌.北京.清华大学出版社.2001。

周次

第一周

应

完

成

1、查阅资料进行选题

2、学习设计软件的使用

3、利用软件进行设计的一个简单的AGC电路自动增益的功能。

4、撰写课程设计说明书

5、课程设计答辩

指导教

师签字

教研室

主任签字

说明：

1、此表一式三份，院、学科组、学生各一份。

2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

目录

1自动增益控制电路的背景与意义1

1.1自动增益控制电路的背景1

1.2自动增益控制电路的意义1

2.Rb变化对Q点和电压放大倍数的影响2

2.1原理图2

2.2仿真模拟2

2.3仿真数据6

2.4实验结论：

6

3两级直接耦合放大电路的调试6

3.1实验目的6

3.2原理6

3.3仿真电路7

3.4仿真内容9

3.5仿真数据结果10

3.6结论10

4.自动增益控制电路的设计与实现10

4.1原理10

4.2分块电路和总体电路的设计11

4.3所实现功能说明14

4.4实验故障及问题分析16

总结和结论17

致谢18

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。

自动增益控制电路已广泛用于接收机、录音机、信号采集系统、雷达、广播、电视系统中，在无线通信、光纤通信、卫星通信等通信系统也有着很广泛的应用。

本实验介绍了一种简单的反馈式AGC电路，适用于低频段小信号处理的系统中。

关键字：

倍压整流，可变衰减，自动增益控制，复合管，电压跟随器，反馈。

1自动增益控制电路的背景与意义

1.1自动增益控制电路的背景

随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展，自动增益控制电路越来越被人们熟知并且广泛的应用到各个领域当中。

自动增益控制线路，简称AGC电路。

它是限幅装置的一种，是利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整。

当输入信号较弱时，线性放大电路工作，保证输出声信号的强度；

当输入信号强度达到一定程度时，启动压缩放大电路，使声输出幅度降低，满足了对输入信号进行衰减的需要。

也就是说，AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自动控制增益的幅度，扩大了接收机的接受范围，它能够在输入信号幅度变化很大的情况下，使输入信号幅度保持恒定或仅在较小范围内，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞。

在电路设计中，这种线路被大量的运用，从尖端的雷达技术到日常的广播电视系统，自动增益控制无疑很好的解决了各种技术中存在的信号强度问题。

1.2自动增益控制电路的意义

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。

因此，可将检波器输出的直流分量作为AGC控制信号。

2.Rb变化对Q点和电压放大倍数的影响

2.1原理图

图2-1

2.2仿真模拟

1.当Rb=3MΩ时电路图如下图2-2所示

图2-2

UCEQ和Au仿真结果如下图2-3所示

图2-3

2.当Rb=3.2MΩ时电路图如下图2-4所示

图2-4

UCEQ和Au仿真结果如下图2-5所示：

图2-5

3.当信号源V1=10mv时，输出波形如下图2-6所示

图2-6

4.当信号源V1=20mv时，输出波形如下图2-7所示

图2-7

2.3仿真数据

Rb=3MΩ和3.2MΩ时的UCEQ和Au仿真结果如下表2-1所示：

表2-1仿真数据

基极偏置电阻Rb/MΩ

直流电压表读数UCEQ/V

信号源峰值Uipp/mV

示波器显示波形峰值Uopp/mV

ICQ/mA

|Au|

3

8.435

1

112.102

0.66

112

3.2

8.785

106.806

0.62

107

（1）Rb增大时，ICQ减小，UCEQ增大，|Au|减小。

（2）调节电阻Rb以改变ICQ，是改变阻容耦合共射放大电路电压放大倍数最有效的方法。

（3）实际的最大不失真输出电压值小于理论分析值。

（4）对于实际电路，失真后的波形并不是顶部成平顶或底部成平底，而是圆滑的曲线；

测试放大电路时，可以通过输出电压波形正、负半周幅值是否相等来判断电路是否产生失真。

3两级直接耦合放大电路的调试

3.1实验目的

1．熟悉差动放大电路电路的特点和工作原理。

2．掌握直接耦合放大电路静态工作点的调整和测试方法。

3．两级直接耦合放大电路的调整和测试方法。

3.2原理

图3-1为两级直接耦合放大电路，第一级为双端输入、单端输出差分放大电路，第二级为共射放大电路。

由于在分立元件中很难找到在任何温度下均具有完全相同特性的两只晶体管，因而通过电位器来调节其对称性，使其实现共模抑制比很高的差分放大电路。

图3-1两级直接耦合放大电路

3.3仿真电路

由于在分立元件中很难找到在任何温度下均具有完全相同特性的两只晶体管，因而也就很难实现共模抑制比很高的差分放大电路。

在MULTISIM环境下可以做到两只晶体管特性基本相同。

图3-2波形仿真图

图3-3波形仿真图

3.4仿真内容

（1）调整电路的静态工作点，使电路在输入电压为零时输出电压为零。

用直流电压表测Q2、Q3集电极静态电位，测试电路见图3-2所示

（2）测试电路的电压放大倍数，输入电压是峰值为2mV的正弦波，从示波器可读出输出电压的峰值，由此得电压放大倍数。

测试方法见图3-2所示。

（3）测试电路的共模抑制比。

加共模信号，从示波器可读出输出电压的峰值，得共模放大倍数，从而得共模抑制比。

测试电路见图3-3所示。

3.5仿真数据结果

（1）静态工作点的调试结果见表3-1

表3-1静态工作点的调试结果

10

9.8

9.7

9.6

9.5

9.4

9.3

9.32

10.87

10.889

10.899

10.909

10.918

10.928

10.938

10.936

1208

854.49

667.532

500.305

322.832

145.125

-32.796

2.802

（2）电压放大倍数的测试见表3-2

表3-2电压放大倍数的测试

输入差模信号电压峰值/mV

第一级输出电压峰值/mV

第一级差模放大倍数

第二级输出电压峰值/mV

第二级差模放大倍数

整个电路的电压放大倍数

2

37.127

18.5

-674.150

-18.156

-335.886

（3）共模放大倍数的测试见表3-3

表3-3共模放大倍数的测试

输入共模信号电压峰值/mV

第一级输出电压峰值/pV

第二级输出电压峰值/pV

第一级共模放大倍数

整个电路的共模放大倍数

共模抑

制比

100

8.532

155．902

3.6结论

（1）由于直接耦合放大电路各级之间的静态工作点相互影响，一般情况下，应通过软件调试各级的静态工作点，基本合适后再搭建电路，进行实际测试。

（2）当输入级为差分放大电路时，电路的电压放大倍数是指差模放大倍数。

（3）具有理想对称性的差分放大电路抑制共模信号的能力很强，因此以它作直接耦合多级放大电路的输入级可提高整个电路的共模抑制比。

4.自动增益控制电路的设计与实现

4.1原理

1.一个简单AGC电路如图4-1所示

图4-1AGC电路

如图4-1所示，自动增益控制电路主要由驱动缓冲电路、级联放大电路、输出跟随电路和增益反馈电路4个部分组成。

2.本实验电路框图

图4-2电路框图

4.2分块电路和总体电路的设计

（1）输入缓冲极，其设计电路图如图4-3所示

图4-3输入缓冲级

R3----将Q1的微分输出电阻提高到接近RD1≈rbe+（1+βrce/rbe）（R3//rbe）所示的值

由于R3未旁路，使Q1电压增益降低至AQ1=－βR4/〔rbe+（1+β）R3〕≈－R4/R3

有助于Q1集电极电流－电压驱动的线性响应。

（2）复合管放大部分，电路图如图4-4所示

图4-4复合管放大部分

*复合管的极性有前管决定，即前管Q2为NPN则复合管就是NPN。

（3）输出极，电路图如图4-5所示

图4-5输出级

Q4-----射极跟随器作为输出端，

R14----将Q4与信号输出端隔离开来

（4）自动增益控制部分（AGC），电路图如图4-6所示，并且在该图基础上加上R4构成。

图4-6AGC控制部分电路

R4----构成可变衰减器的固定电阻，

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。

R17---决定了AGC的释放时间。

R19---限制通过Q5和Q6的最大直流控制电流。

D1.D2--构成一个倍压整流器--从