1、2019屆課程設計自動增益控制電路課程設計說明書學生姓名 武振旺、孫亞榮 學 號 5081215020、5081215032 所屬學院 信息工程學院 專 業 物聯網工程 班 級 物聯網工程19 指導教師 楊全麗、叢申 教師職稱 講師 塔里木大學教務處制塔里木大學課程設計任務書課程名稱： 現代電子技術 課程所屬教研室： 計算機系 指導教師： 楊全麗、叢申 學號5081215020學生姓名武振旺（專業）班級物聯網19學號5081215032學生姓名孫亞榮設計題目自動增益控制電路的設計與實現設計技術內容本設計主要在Multisim的工作環境下設計自動增益控制電路，應做以下設計內容：1、 軟件仿真，設

2、計實現一個簡單的AGC電路。2、 以模擬集成電路為核心器件，通過電路增益的自動調節，對于不同幅值的正弦波u1,u0的幅值可基本不變。設計要求本次課程設計需要完成以下要求：1、 設計實現AGC電路，測試AGC電路中的總諧波失真（THD）及如何有效的降低THD。2、 整體電路布局合理，線路清晰3、 課程設計說明書條理清晰，結構合理，格式規范參考資料1電子線路第四版.謝嘉奎.北京.高等教育出版社.1999。2電子電路基礎.解月珍.北京.人民郵電出版社.1999。3 基礎電子技術.蔡惟錚.北京.高等教育出版社.2004。4半導體集成電路.朱正涌.北京.清華大學出版社.2001。周次第一周應完成內容1、

3、 查閱資料進行選題2、 學習設計軟件的使用3、 利用軟件進行設計的一個簡單的AGC電路自動增益的功能。4、 撰寫課程設計說明書5、 課程設計答辯指導教師簽字教研室主任簽字說明：1、此表一式三份，院、學科組、學生各一份。 2、學生那份任務書要求裝訂到課程設計報告前面。目錄1自動增益控制電路的背景與意義11.1自動增益控制電路的背景11.2自動增益控制電路的意義12.Rb變化對Q點和電壓放大倍數的影響22.1原理圖22.2仿真模擬22.3仿真數據62.4實驗結論：63兩級直接耦合放大電路的調試63.1實驗目的63.2原理63.3仿真電路73.4仿真內容93.5仿真數據結果103.6結論104.自動

4、增益控制電路的設計與實現104.1原理104.2分塊電路和總體電路的設計114.3所實現功能說明144.4實驗故障及問題分析16總結和結論17致謝18塔里木大學信息工程學院課程設計自動增益控制電路的設計與實現摘要：自動增益控制電路的功能是在輸入信號幅度變化較大時，能使輸出信號幅度穩定不變或限制在一個很小范圍內變化的特殊功能電路，簡稱為 AGC 電路。本實驗采用短路雙極晶體管直接進行小信號控制的方法，簡單有效地實現AGC功能。自動增益控制電路已廣泛用于接收機、錄音機、信號采集系統、雷達、廣播、電視系統中，在無線通信、光纖通信、衛星通信等通信系統也有著很廣泛的應用。 本實驗介紹了一種簡單的反饋式A

5、GC電路，適用于低頻段小信號處理的系統中。關鍵字：倍壓整流，可變衰減，自動增益控制，復合管，電壓跟隨器，反饋。1自動增益控制電路的背景與意義1.1自動增益控制電路的背景隨著微電子技術、計算機網絡技術和通信技術等行業的迅速發展，自動增益控制電路越來越被人們熟知并且廣泛的應用到各個領域當中。自動增益控制線路，簡稱AGC電路。它是限幅裝置的一種，是利用線性放大和壓縮放大的有效組合對輸出信號進行調整。當輸入信號較弱時，線性放大電路工作，保證輸出聲信號的強度；當輸入信號強度達到一定程度時，啟動壓縮放大電路，使聲輸出幅度降低，滿足了對輸入信號進行衰減的需要。也就是說，AGC功能可以通過改變輸入輸出壓縮比例

6、自動控制增益的幅度，擴大了接收機的接受范圍，它能夠在輸入信號幅度變化很大的情況下，使輸入信號幅度保持恒定或僅在較小范圍內，不至于因為輸入信號太小而無法正常工作，也不至于因為輸入信號太大而使接收機發生飽和或堵塞。在電路設計中，這種線路被大量的運用，從尖端的雷達技術到日常的廣播電視系統，自動增益控制無疑很好的解決了各種技術中存在的信號強度問題。1.2自動增益控制電路的意義當輸入信號電壓變化很大時，保持接收機輸出電壓恒定或基本不變。具體地說，當輸入信號很弱時，接收機的增益大，自動增益控制電路不起作用;當輸入信號很強時，自動增益控制電路進行控制，使接收機的增益減小。這樣，當接收信號強度變化時，接收機的

7、輸出端的電壓或功率基本不變或保持恒定。因此對AGC電路的要求是:在輸入信號較小時，AGC電路不起作用，只有當輸入信號增大到一定程度后，AGC電路才起控制作用，使增益隨輸入信號的增大而減少。第 18 頁共 18 頁塔里木大學信息工程學院課程設計為實現上述要求，必須有一個能隨外來信號強弱而變化的控制電壓或電流信號，利用這個信號對放大器的增益自動進行控制。由上述分析可知，調幅中頻信號經幅度檢波后，在它的輸出中除音頻信號外，還含有直流分量。直流分量大小與中頻載波的振幅成正比，也即與外來高頻信號成正比。因此，可將檢波器輸出的直流分量作為AGC控制信號。2.Rb變化對Q點和電壓放大倍數的影響2.1原理圖

8、圖 2-1 2.2仿真模擬1.當Rb=3M時電路圖如下圖2-2所示圖 2-2UCEQ和Au仿真結果如下圖2-3所示 圖 2-32.當Rb=3.2M時電路圖如下圖2-4所示圖 2-4UCEQ和Au仿真結果如下圖2-5所示：圖 2-53.當信號源V1=10mv時，輸出波形如下圖2-6所示圖 2-64.當信號源V1=20mv時，輸出波形如下圖2-7所示圖 2-72.3仿真數據Rb=3M和3.2M時的UCEQ和Au仿真結果如下表2-1所示：表2-1 仿 真 數 據基極偏置電阻Rb/M直流電壓表讀數UCEQ/V信號源峰值Uipp/mV示波器顯示波形峰值Uopp/mVICQ/mA|Au|38.435111

9、2.1020.661123.28.7851106.8060.621072.4實驗結論：（1）Rb增大時，ICQ減小，UCEQ增大，|Au |減小。（2）調節電阻Rb以改變ICQ，是改變阻容耦合共射放大電路電壓放大倍數最有效的方法。（3）實際的最大不失真輸出電壓值小于理論分析值。（4）對于實際電路，失真后的波形并不是頂部成平頂或底部成平底，而是圓滑的曲線；測試放大電路時，可以通過輸出電壓波形正、負半周幅值是否相等來判斷電路是否產生失真。3兩級直接耦合放大電路的調試3.1實驗目的1熟悉差動放大電路電路的特點和工作原理。2掌握直接耦合放大電路靜態工作點的調整和測試方法。3兩級直接耦合放大電路的調整和

10、測試方法。3.2原理圖3-1為兩級直接耦合放大電路，第一級為雙端輸入、單端輸出差分放大電路，第二級為共射放大電路。由于在分立元件中很難找到在任何溫度下均具有完全相同特性的兩只晶體管，因而通過電位器來調節其對稱性，使其實現共模抑制比很高的差分放大電路。圖 3-1兩級直接耦合放大電路3.3仿真電路由于在分立元件中很難找到在任何溫度下均具有完全相同特性的兩只晶體管，因而也就很難實現共模抑制比很高的差分放大電路。在MULTISIM環境下可以做到兩只晶體管特性基本相同。圖 3-2波形仿真圖圖 3-3波形仿真圖3.4仿真內容（1）調整電路的靜態工作點，使電路在輸入電壓為零時輸出電壓為零。用直流電壓表測Q2

11、、Q3集電極靜態電位，測試電路見圖3-2所示（2）測試電路的電壓放大倍數，輸入電壓是峰值為2mV的正弦波，從示波器可讀出輸出電壓的峰值，由此得電壓放大倍數。測試方法見圖3-2所示。（3）測試電路的共模抑制比。加共模信號，從示波器可讀出輸出電壓的峰值，得共模放大倍數，從而得共模抑制比。測試電路見圖3-3所示。3.5仿真數據結果（1） 靜態工作點的調試結果見表3-1表 3-1靜態工作點的調試結果109.89.79.69.59.49.39.3210.8710.88910.89910.90910.91810.92810.93810.9361208854.49667.532500.305322.8321

12、45.125-32.7962.802（2）電壓放大倍數的測試見表3-2表 3-2電壓放大倍數的測試輸入差模信號電壓峰值/mV第一級輸出電壓峰值/mV第一級差模放大倍數第二級輸出電壓峰值/mV第二級差模放大倍數整個電路的電壓放大倍數237.12718.5-674.150-18.156-335.886（3）共模放大倍數的測試見表3-3表 3-3共模放大倍數的測試輸入共模信號電壓峰值/mV第一級輸出電壓峰值/pV第二級輸出電壓峰值/pV第一級共模放大倍數整個電路的共模放大倍數共模抑制比1008.5321559023.6結論（1）由于直接耦合放大電路各級之間的靜態工作點相互影響，一般情況下，應通過軟件

13、調試各級的靜態工作點，基本合適后再搭建電路，進行實際測試。（2）當輸入級為差分放大電路時，電路的電壓放大倍數是指差模放大倍數。（3）具有理想對稱性的差分放大電路抑制共模信號的能力很強，因此以它作直接耦合多級放大電路的輸入級可提高整個電路的共模抑制比。4.自動增益控制電路的設計與實現4.1原理1.一個簡單AGC電路如圖4-1所示圖 4-1 AGC電路如圖4-1所示，自動增益控制電路主要由驅動緩沖電路、級聯放大電路、輸出跟隨電路和增益反饋電路4個部分組成。2.本實驗電路框圖信號范圍：0.550mVrms 信號范圍： 0.51.5Vrms 輸入信號輸入緩沖級放大級，提供大部分增益輸出信號放大級前端反

14、饋網絡圖4-2電路框圖4.2分塊電路和總體電路的設計（1）輸入緩沖極，其設計電路圖如圖4-3所示圖4-3 輸入緩沖級 R3- 將Q1的微分輸出電阻提高到接近RD1rbe+(1+rce/rbe)(R3/rbe)所示的值 由于R3未旁路，使Q1電壓增益降低至AQ1=R4/rbe+(1+)R3R4/ R3 有助于Q1集電極電流電壓驅動的線性響應。（2）復合管放大部分，電路圖如圖4-4所示圖 4-4 復合管放大部分*復合管的極性有前管決定，即前管Q2為NPN則復合管就是NPN。（3）輸出極，電路圖如圖4-5所示圖4-5輸出級 Q4-射極跟隨器作為輸出端，R14-將Q4與信號輸出端隔離開來 （4）自動增

15、益控制部分（AGC），電路圖如圖4-6所示，并且在該圖基礎上加上R4構成。圖4-6 AGC控制部分電路R4-構成可變衰減器的固定電阻，Q6-構成衰減器的可變電阻部分。Q5-為Q6提供集電極驅動電流-Q5的共射極結構只需要很少的基極電流。R17-決定了AGC的釋放時間。R19-限制通過Q5和Q6的最大直流控制電流。D1.D2-構成一個倍壓整流器-從輸出級Q4提取信號的一部，為Q5生成控制電壓。R15-決定了AGC的開始時間。輸入信號變大->輸出跟著增大->Q6的微分電阻變小->輸入進入放大級的信號變小。反之輸入變小時，輸出自動變大=>實現自動增益控制功能?？傮w電路 最終設

16、計的總體電路如圖4-7所示圖4-7 總電路圖電路參數如圖中標示，輸入信號為0.550mVrms，信號帶寬為1005KHZ4.3所實現功能說明1、基本功能：輸入的信號范圍在0.550mVrms時經過輸入緩沖級-> 復合管放大信號（提供大部分增益)信號帶寬滿足覆蓋100Hz5KHz的要求，實現了自動增益控制。下面是輸入信號在f1KHz，VIN40mVpp時刻的仿真結果：圖4-8仿真圖圖4-9輸入信號瞬時波形如圖圖4-10輸出信號瞬時波形如圖2、直流電源：Vcc=9V3、主要測試數據：表 4-1測試數據 f/HzVi/mVrms 10010003000 50000.58mV 0.686V 0.

17、686V 0.685V 0.679V10.0mV 0.706V 0.706V 0.704V 0.701V20.0mV 0.783V 0.783V 0.783V 0.783V40.0mV 0.809V 0.809V 0.809V 0.810V50.0mV 0.818V 0.818V 0.818V 0.817V4、測試方法：（1）輸入端接輸入信號，電壓電壓有效值0.550mV，頻率在100Hz5KHz 單變量法測試 用示波器觀察輸入輸出信號 交流毫伏表測量輸入輸出的信號電壓的有效值，計算增益；（2）具體測試過程如下： 保持輸入電壓有效值0.5mV 改變信號頻率從100Hz變化到5KHz =>

18、測量記錄如上表格所示；(3） 觀察輸入緩沖級Q1的集電極輸出波形 有反饋Q1的集電極輸出信號幅值基本為2mV，無反饋Q1的集電極輸出信號幅值為伏級上的比有反饋的時候大的多可見自動衰減的負反饋信號與經緩沖級放大的信號疊加使信號維持在一個比較穩定的值。經過以上步驟，自動增益控制電路的測試基本完成。5、由上述測試方法得實驗數據表4-2實驗數據 f(HZ)Vo(mv)Vi(mv)100100020003000400050000.5685686686685685687575374974874874774510774770769768766765207997937927907897872580880079

19、97987967943582381281081080880640829817817815814812508408268268248228204.4實驗故障及問題分析可以從示波器波形和測試數據得出：在實驗要求的頻段內，當輸入信號從0.5mVrms變化到50mVrms時，輸出大約只是從685mVrms變化到840mVrms，輸入變化了100倍，而輸出僅增大了1.2倍，符合設計的要求。經過實驗發現，輸入信號的幅度和頻率在0.4mv,100HZ至707mv,173KHZ之間變化時，均可有較為穩定的輸出?？偨Y和結論1、本實驗綜合性較強，考察了理論分析與動手實踐的綜合能力，讓我們通過實驗，更深的理解了模擬電路的知識精髓。2、本實驗采用了反饋式自動增益控制電路，主要由輸入緩沖級、復合管、信號輸出級、倍壓整流與反饋幾個部分組成。倍壓整流與反饋實現了自動增益控制的功能。3、由于自動增益控制電路比較復雜，我們在實驗中應該學會整體協調與局部分析。當電路的輸出電壓波形不符合預期時，要根據實際的輸出與理論分析的輸出之間的差距來分析故障發生在哪里，例如當輸出不能實現自動增益控制時，可以基本確定是倍壓整流與反饋的電路出現問題，這樣可使我們縮小排查的范圍，提高實驗效率，同時加深理解了電路每一部分的具體功能。4、輸出的信號電壓基本為0.78Vr