EDA自动增益放大电路汇总.docx

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EDA自动增益放大电路汇总

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，以及在无线通信、光纤通信、卫星通信等通信系统也有着非常广泛的应用。

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。

自动增益控制电路的设计

一、自动增益控制电路

设计实现一个AGC电路，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；

二、元器件清单及简介

1、本实验电路框图：

图1

设计思路：

使用带自动增益控制的自适应前置放大器-->使其增益应能随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。

当输入信号源经过输入缓冲级部分，进行信号缓冲。

然后信号经过直流耦合互补放大级联电路，对信号进行放大，然后再由反馈网络进行反馈，反馈信号大小不一样，使经输入缓冲级放大电路放大的信号与反馈信号叠加，叠加后的信号幅度在很小的范围波动，再经过放大，使输出电压0.5～1.5Vrms，信号带宽满足覆盖100Hz～5KHz的要求，实现了自动增益控制。

2、元器件清单

元器件名称

图中元器件编号

型号/参数

数量

碳膜电阻

R8

RT-1/4W、1.3MΩ±5%

1

NPN三极管

Q1、Q2、Q3、Q4、Q5

2N2222

5

PNP三极管

Q7

2N2907

1

二极管

D1、D2

1N4148

2

电阻

R1

1000KΩ

1

电阻

R2

220Ω

1

电阻

R3R8

27KΩ

2

电阻

R4R17

2.2KΩ

2

电阻

R5

270KΩ

1

电阻

R7

390KΩ

1

电阻

R9

330Ω

1

电阻

R10

560Ω

1

电阻

R11R6

15KΩ

2

电阻

R12

100Ω

1

电阻

R13

390Ω

1

电阻

R14

1KΩ

1

电阻

R15

56KΩ

1

电阻

R16

1800KΩ

1

电阻

R18

3.3KΩ

1

电阻

R19

K1.5Ω

1

1电容

C1

33µ

1

电容

C2

100µ

1

电容

C3

1000µ

1

电容

C4

2200µ

1

电容

C5

0.22µ

1

电容

C6

220µ

1

电容

C7

100µ

1

电容

C8

33µ

1

电容

C9

10µ

1

电容

C10

1000µ

1

三、设计原理分析：

1、总体电路图

图2总体电路图

输入的信号范围在0.5～50mVrms时经过输入缓冲级-->复合管放大信号（提供大部分增益）-->经过射极跟随器-->接输出端，-->引反馈回去到放大级前端，叠加后的信号幅度在很小的范围波动输出电压0.5～1.5Vrms==>信号带宽满足覆盖100Hz～5KHz的要求，实现了自动增益控制。

2、分块电路

（1）输入缓冲极

其设计电路图如图所示；

图3输入缓冲极部分

输入信号VIN------驱动缓冲极Q1，

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。

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

电路图如图所示；

图4复合管放大部分

复合管Q2.Q3----两只管子极性不同——前管Q2的集电极与后管Q7的基极相连这种组合的放大率为：

β=β1×β2+β1+1

*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，电路图如图所示；

图5输出极部分

Q3----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），电路图如图所示

图6自动增益控制部分

并且在该图基础上加上R4构成。

R4----构成可变衰减器的固定电阻，

Q5----构成衰减器的可变电阻部分。

Q4----为Q5提供集电极驱动电流----Q4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--从输出级Q3提取信号的一部分

为Q4生成控制电压。

R15----决定了AGC的开始时间。

输入信号变大-->输出跟着增大-->Q5的微分电阻变小-->输入进入放大级的信号变小反之输入变小时，输出自动变大==>实现自动增益控制功能。

3、总体电路

图7总体电路

4、主要测试数据：

图8

通过反馈网络到放大级前端的交流信号如上图。

（虽然其与直流信号相比很小，还是有交流反馈的。

）

图9

当输入电压为20mV是，输出波形图如上图所示。

图10

当输入电压为30mV是，输出波形图如上图所示。

图11

当输入电压为40mV是，输出波形图如上图所示。

图12

当输入电压为50mV是，输出波形图如上图所示。

f/Hz

Vi/mVrms

100

1000

3000

5000

0.58

0.686V

0.686V

0.685V

0.679V

10.0

0.706V

0.706V

0.704V

0.701V

20.0

0.783V

0.783V

0.783V

0.783V

40.0

0.809V

0.809V

0.809V

0.810V

50.0

0.818V

0.818V

0.818V

0.817V

5、实验数据分析：

（1）输入电压幅度不变，电压频率逐渐增大：

随着电压的频率增大，电压幅度没有发生明显变化。

（2）输入电压频率不变，电压幅度逐渐增大：

随着电压的增大，电路的输出并没有发生较大的变化。

四、设计中的问题及改进

实验仿真中，改变输入信号，输出要很长一段时间才能稳定，反馈回来到放大级前端的信号直流很大，交流很小与直流相比几乎可以忽略不计，所以使得我们一度以为反馈网络没有起作用，通过改变电容参数，才有所好转。

五、总结：

1、本实验采用了反馈式自动增益控制电路，主要由输入缓冲级、复合管、信号输出级、倍压整流与反馈几个部分组成。

倍压整流与反馈实现了自动增益控制的功能。

2、本实验综合性较强，考察了理论分析与动手实践的综合能力，让我们通过实验，更深的理解了模拟电路的知识精髓。

也让我们认识到，当遇到自己不会或者不懂的问题时一定要及时去查资料，去解决。

参考文献：

[1]模拟电子技术基础高等教育出版社

[2]EDA技术及实验电子科技大学出版社

题目：

自动增益控制电路

学生姓名

学号

成绩

指导教师

指导教师评语：

指导教师评定

设计成绩等级

指导教师（签章）：

2011年月日