北邮模电综合设计实验.docx
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北邮模电综合设计实验
电子电路综合设计实验
实验5自动增益控制电路的设计与实现
信息与通信工程学院
一．课题名称：
自动增益控制电路的设计与实现
二．实验目的
1.了解AGC（自动增益控制）的自适应前置放大器的应用；
2.掌握AGC电路的一种实现方法；
3.提高独立设计电路和验证实验的能力。
三．实验摘要
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。
四．设计任务要求
1.基本要求：
设计一个AGC电路，要求设计指标以及给定条件为：
·输入信号：
0.5～50mVrms；
·输出信号：
0.5～1.5Vrms；
·信号带宽：
100～5KHz。
2.提高要求：
设计一种采用其他方式的AGC电路。
五．设计思路与实验各部分功能
自动增益总体框图，主要包括驱动缓冲电路，级联放大电路，输出跟随电路和增益反馈电路四个部分组成。
1.驱动缓冲电路：
输入缓冲极，其设计电路图如图3所示；
输入信号VIN驱动缓冲极Q1，它的旁路射极电阻R3有四个作用：
它将Q1的微分输出电阻提高到接近公式
（1）所示的值。
该电路中的微分输出电阻增加很多，使R4的阻值几乎可以唯一地确定这个输出电阻。
RD1≈rbe+（1+βrce/rbe）（R3//rbe）由于R3未旁路，使Q1电压增益降低至：
AQ1=－βR4/〔rbe+（1+β）R3〕≈－R4/R3
未旁路的R3有助于Q1集电极电流－电压驱动的线性响应。
Q1的基极微分输入电阻升至RdBASE=rbe+（1+β）R3，与只有rbe相比，它远远大于Q1的瞬时工作点，并且对其依赖性较低。
2.直流耦合互补级联放大电路
该部分利用直流耦合将Q2与Q3进行级联，构成互补放大器，在电路中对信号起到大部分的放大作用。
3.Q4作为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6所示，并且在该图基础上加上R4构成。
其中R4构成可变衰减器的固定电阻，类似于图1中的电阻R1，而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。
电阻R17决定了AGC的释放时间。
电阻R19用于限制通过Q5和Q6的最大直流控制电流。
D1和D2构成一个倍压整流器，从输出级Q4提取信号的一部分，为Q5生成控制电压。
电阻R15决定了AGC的开始时间。
当输入信号变大时，输出跟着增大，Q6的微分电阻就会跟这变小，输入进入放大级的信号就会变小，是输出减小；反之输入变小时，输出自动变大。
从而实现自动增益控制功能。
5.总电路图
6．实验原理
本实验所完成的电路实现了自动增益控制的功能，当输入端输入信号变化时，输出信号由于自动增益控制会基本保持不变，或者是先变化后恢复到原来的输出信号幅值。
具体原理：
AGC是使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法。
实现这种功能的电路简称AGC环。
AGC环是闭环电子电路，是一个负反馈系统，它可以分成增益受控放大电路和控制电压形成电路两部分。
增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随控制电压而改变。
控制电压形成电路的基本部件是AGC检波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。
放大电路的输出信号u0经检波并经滤波器滤除低频调制分量和噪声后，产生用以控制增益受控放大器的电压uc。
当输入信号ui增大时，u0和uc亦随之增大。
uc增大使放大电路的增益下降，从而使输出信号的变化量显著小于输入信号的变化量，达到自动增益控制的目的。
放大电路增益的控制方法有：
①改变晶体管的直流工作状态，以改变晶体管的电流放大系数β。
②在放大器各级间插入电控衰减器。
③用电控可变电阻作放大器负载等。
AGC电路广泛用于各种接收机、录音机和测量仪器中，它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内，因而也称自动电平控制；用于话音放大器或收音机时，称为自动音量控制。
七．故障及问题分析
本实验在搭建面包办的过程中，出现一些错误，首先由于原电路图的一些电阻没有提供，在替换上上出了一些错误，而且，书中图片有一个小错误，在第一遍检查中，及早查出，避免过后的失误。
由于本实验电路相对复杂，在第一次搭建后，同时发现一些搭建小错误：
在验证AGC部分电路功能时，发现电路的输出信号不会自动调节，完全符合线性关系。
原因：
实验电路部分三级管管脚看错，导致自动控制功能失效。
可能是因为过于复杂，造成连接失误，积极更改后，实验进行顺利，结果与要求相符。
八．实验总结与结论
本次实验与上学期所作有些不同，首先学习了protel，使我们对电路及电路的仿真构成有一定的了解。
在实际搭建过程中，自动增益部分比上学期的搭建难度要大很多，对我们面包板操作，提出很大考验，很大程度上提升了我们电路设计能力与实验动手能力，对今后的实验学习积累了经验。
在搭建电路时最好先初步检测元件的功能是否完好，这样在后期调试电路时能节省很多时间，否则在电路搭建好后再查错相对要困难很多。
本次试验的学习，不仅仅使我了解AGC电路，而且在查阅相关资料的过程中，触类旁通，也让我了解了有关电路的相关知识，锻炼了查阅资料的能力，总之，受益匪浅。
九．Protel与PCB
Protel文件：
数据统计
输入（mv）/输出（v）
频率（kHz）
2k输入
10
20
30
40
50
60
70
80
90
输出
3.02
3.14
3.18
3.22
3.22
3.26
3.26
3.26
3.3
输入
100
300
400
500
600
700
900
输出
3.3
3.42
3.46
3.52
3.58
3.62
3.66
3k输入
10
20
30
40
50
60
70
80
90
输出
3.0
3.06
3.13
3.16
3.18
3.2
3.2
3.24
3.24
输入
100
300
500
700
900
1000
1200
1400
输出
3.26
3.40
3.58
3.62
3.7
3.7
3.78
4.06
5k输入
10
20
30
40
50
60
70
80
90
输出
2.98
3.06
3.12
3.16
3.20
3.22
3.22
3.22
3.26
输入
100
300
500
600
800
1000
1200
输出
3.26
3.46
3.54
3.6
3.66
3.70
3.78
输出带宽范围200Hz~10kHz
实验数据分析：
在各频率下，输入变化10倍以上，输出变化1.3倍左右，符合实验原理。
从示波器的波形可以直观明显地观察到当输入变化。
当输入信号增大时，输出信号先突然增大，信号比较大时出现严重失真，然后减小，保持在1.5v左右；信号减小时，输出信号先迅速减小，然后又缓慢回到之前的位置。
十．实验元件
十一．参考文献
实验仪器
仪器名称
用途
直流稳压电源
提供直流电压
函数信号发生器
提供输入小信号
示波器
显示波形
交流毫伏表
测量输入输出信号有效值
万用表
测量各元件
十一．参考文献
1.电子电路综合设计实验教程，北京：
北京邮电大学电路中心
2.XX相关资料，XX百科。
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