北郵自動(dòng)增益..

1、自動(dòng)增益控制（AGC ）電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：班內(nèi)序號(hào)：學(xué)號(hào):學(xué)院:班級(jí):1. 課題名稱自動(dòng)增益控制（AGC電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2. 實(shí)驗(yàn)摘要自動(dòng)增益控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(jiǎn)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)控制的方法，簡(jiǎn)單有效地實(shí)現(xiàn) AGC功能。關(guān)鍵詞自動(dòng)增益 電壓跟隨器 反饋 聯(lián)級(jí)放大3. 設(shè)計(jì)任務(wù)要求基本要求：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（

2、不要求實(shí)際搭 建），用PROTEL軟件繪制完整的電路原理圖（ SCH）及印制電路板圖（PCB）。 提高要求：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）如何設(shè)計(jì)具有更寬輸入電壓范圍的 AGC 電路；4）測(cè)試 AGC 電路中的總諧波失真（ THD ）及如何有效的降低 THD 。4. 設(shè)計(jì)思路、總體結(jié)構(gòu)框圖AGC 電路的實(shí)現(xiàn)有反饋控制、前饋控制和混合控制等三種，典型的反饋控制AGC 由可變?cè)鲆娣糯笃鳎?VGA ）以及檢波整流控制組成，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)控制的方法，從而簡(jiǎn)單而有效的實(shí)現(xiàn) AGC 功能?？勺兎謮浩饔?/p>

3、一個(gè)固定電阻 R1 和一個(gè)可變電阻構(gòu)成，控制信號(hào)的交流振幅?？勺冸娮璨捎?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.對(duì)于輸入 Q1 集電極的正電流的所有可用值， 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)，其 VI 特性曲線如圖 2所示?？梢钥闯觯?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

4、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)則。 圖中所示的晶體管至少可以在五個(gè)十倍程 范圍內(nèi)控制微分電阻，即控制幅度超過 100dB。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)輸入信號(hào)Vin驅(qū)動(dòng)緩沖極Qi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Qi的微分輸出電阻提高到接近公式(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)仟 rbe + (1+ B r ce/r be)(R 3/r be)( 1) 由于R3未旁路，使Q1電壓增益降低至：A Q1= B

5、 R/ r be+(1+ B )R3 Rt/ R 3(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+ B )R3,與只有相比，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。R4R2VAH3IMOQ1C1-JkH 3uiFR1嚴(yán)軒L創(chuàng)g2N390412R1S2kH-MH2）直流耦合互補(bǔ)級(jí)聯(lián)放大部分電路圖如圖5所示；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

6、電路提供大部分 電壓增益。R10S、-15kOR19 27klR20i3）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。vcc10uF4）自動(dòng)增益控制部分電路（AGC電路圖如圖6所示，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部分，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。因?yàn)殡娮鑂17與C6并聯(lián)，由于有二極管D1、D2單

7、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(zhǎng)AGC釋放時(shí)間，方便觀察。電阻R19用于限制通過Q5和Q6的最大直流控制電流。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)的一部分，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決定了 AGC勺開始時(shí)間。若與C6組合的R15過小，貝U使反饋傳輸 函數(shù)產(chǎn)生極點(diǎn)，導(dǎo)致不穩(wěn)定。反饋原理：反饋電路在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)極性法可判斷該反饋類型為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。即當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，輸出電流也增

8、大，Q6的微分電阻就會(huì)跟這變小，由于負(fù)反饋 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)基本穩(wěn)定。反 之亦然，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制功能。2. 總體電路用Protel仿真的SCH原理圖:6. 所實(shí)現(xiàn)功能說明已完成功能：自動(dòng)增益調(diào)節(jié)： 按照所設(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

9、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)?。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100Hz5KHz，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。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

10、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)增益控制的功能；(3)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；經(jīng)過以上步驟，自動(dòng)增益控制電路的測(cè)試基本完成，所得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表：mVrmsf/Hz10002000300040

11、0050005732732731730727107527517517507471576576476476276020775775774772769257837907807807773079079078878778435796797795793790408028018017997954580780680580380050811811810808805結(jié)果分析：觀察數(shù)據(jù)表格，輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)增大而緩慢增大。當(dāng)輸入信號(hào)增大為原來的10倍，輸出信號(hào)僅僅增大1.1倍左右，符合自動(dòng)增益控制電路的原理及要求，且輸出信號(hào)不受頻率的影響，由上表可以看出當(dāng)頻率逐步增大時(shí)輸出信號(hào)基本穩(wěn)定。7. 故障及問題分析1.

12、 實(shí)驗(yàn)電路一直沒有輸出，經(jīng)檢驗(yàn)電路板部分損壞，換了新的電路板再重新搭建電路后出現(xiàn) 預(yù)期波形。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. 在接通電路期間二極管發(fā)燙，對(duì)照電路是二極管正負(fù)極反接，調(diào)整后電路恢復(fù)正常。4. 調(diào)節(jié)示波器不出現(xiàn)波形，經(jīng)驗(yàn)證示波器出現(xiàn)問題。8. 總結(jié)和結(jié)論1. 這個(gè)電路的實(shí)踐難度較大。在分析電路以及連接電路時(shí)均較容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，由于元件較多， 需要加大量導(dǎo)線甚至出現(xiàn)導(dǎo)線或元件互相疊壓在一起的情況。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鄙?和實(shí)際調(diào)試發(fā)現(xiàn)的問題而有所改動(dòng)?？偨Y(jié)通過本次實(shí)驗(yàn)，對(duì) AGC電路有了初步的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)、搭建電路的過程中，鞏固了所學(xué)過 的知識(shí)，提高了綜合運(yùn)用的能力，對(duì)所學(xué)知識(shí)又有了新的理解與認(rèn)識(shí)。通過了一段長(zhǎng)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)中使用的一些基本元件和一些基本的測(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)?？傊@ 次綜合實(shí)驗(yàn)讓我復(fù)習(xí)了理論知識(shí)，同時(shí)也積累的許多實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。9.multsim仿真原理圖、波形圖euriFQ6 300Q2H3SQ4D11右ubN