35 一种结构简单性能优良的AGC电路

一种结构简单性能优良的 AGC电路 短波数字通信系统中接收机的 AGC 电路采用 AD603 可变增益放大器结合简单的 AGC 控制电路来实现，具 有较高的增益，动态范围达 70dB，频带宽度为 90MHz，且电路结构相当简单。 短波接收机在接收信号时，由于电离层的变化、衰落和接收信号条件等不同，其输入端信号电平在很大范围 内变化。而接收机的输出功率是随外来信号的大小而变化的，接收机的输出端会出现强弱非常悬殊的信号功 率。为此，短波接收机中非常强调自动增益控制(AGC)电路。AGC 电路是一种在输入信号幅度变化很大的情 况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化的自动控制电路。AGC 的基本原理是产生一个随输 入电平而变化的直流 AGC 电压，利用 AGC 电压去控制某些放大部件(如中放)的增益，使接收机总增益按照 一定规律而变化。AGC 电路主要由控制电路和被控电路两部分组成。控制电路就是 AGC 直流电压的产生部 分，被控电路的功能是按照控制电路所产生的变化着的控制电压来改变接收机的增益。 目前，在短波接收机中放大器增益的控制方法主要有两种。一种是改变放大器本身的参数，使增益发生变 化，典型的是采用双栅场效应管，通过改变其中某一栅的直流偏置电压使增益发生变化；另一种是在放大器 级间插入可变衰减器，控制衰减量，使增益发生变化，典型的是各种集成的可变增益放大器，本文讨论的 AGC 电路就是采用 ADI 公司的 AD603 可变增益放大器结合简单的 AGC 控制电路来实现的。要求增益大于 50dB，AGC 动态范围大于 65dB，输出信号电平基本稳定在-10dBm。 AD603 工作原理 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1：AD603 引脚功能 AD603 是低噪、90MHz 带宽增益可调的集成运放，如增益用分贝表示，则增益与控制电压成线性关系。管 脚间的连接方式决定了可编程的增益范围，增益在-11～+30dB 时的带宽为 90MHz，增益在+9～+41dB 时 具有 9MHz 带宽，改变管脚间的连接电阻，可使增益处在上述范围内。该集成电路可应用于射频自动增益放 大器、视频增益控制、A/D 转换量程扩展和信号测量系统，简化原理框图如图 1 所示。 图 1：AD603 的原理框图 AD603 由无源输入衰减器、增益控制界面和固定增益放大器三部分组成。图中加在梯型网络输入端(VINP)的 信号经衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量是由加在增益控制接口的电压决定。增益的调整与其自身电 压值无关，而仅与其差值 VG 有关，由于控制电压 GPOS/GNEG 端的输入电阻高达 50MΩ，因而输入电流 很小，致使片内控制电路对提供增益控制电压的外电路影响减小。以上特点很适合构成程控增益放大器。图 1 中的“滑动臂”从左到右是可以连接移动的。当 VOUT 和 FDBK 两管脚的连接不同时，其放大器的增益范围 也不一样。 当脚 5 和脚 7 短接时，AD603 的增益为 40Vg+10，这时的增益范围在 -10～30dB，本文的设计就是这样 应用的。当脚 5 和脚 7 断开时，其增益为 40Vg+30，这时的增益范围为 10～50dB。如果在 5 脚和 7 脚接上 电阻，其增益范围将处于上述两者之间。 AGC电路工作原理及增益的分配和计算 ● AGC电路工作原理 选用AD603 作为主放大器，两片AD603 采用顺序级联形式，充分发挥每一片AD603 的增益控制功能。AGC 检波由 9018 完成，9018 同时送出AGC控制电压。完整的放大器及AGC电路如图 2 所示。 经两级 AD603 放大的信号，一路由 J2 送入下一级信号通道，另一路则由 C10 输入到 9018 用于 AGC 检 波。9018 的发射极 PN 结完成 AGC 检波，并由集电极经电容 CAGC 滤波后送出 AGC 控制电压 VAGC。 输入信号增大时，9018 的基极瞬时电流也增大，相应的集电极电流也跟着增大，从而 R7 两端的瞬时压降也 增大，则集电极瞬时电压减小，经滤波后得到的 VAGC 也相应减小；同样，输入信号减小时，VAGC 则会 增大，即 VAGC 与输入信号的强度成反比，符合 AGC 电压反向控制要求。 AD603 的 2 脚对地压降固定，1 脚对地压降即为 VAGC，从而 1、2 脚的电压差 V12 受 VAGC 的控制。 AD603 的增益可表示为：G=40·V12+10。由此可见，随着 VAGC 的增加，V12 也增加，则 AD603 的增益 变大；相反，若 VAGC 减小，V12 也减小，则 AD603 的增益变小，从而使两级 AD603 的输出恒定在某个 信号强度上。AGC 时间常数的调整可以通过改变 CAGC 的容值来实现。 ● AGC 增益的分配和计算 两片 AD603 采用顺序级联模式有利于控制精度和信噪比的提高。而顺序级联模式要求在放大信号时先启用 第一片 AD603 的增益，用尽后再用第二片的增益。由 AD603 的增益计算公式可知，当 V12 在-500～ 500mV 之间时，其增益在-10～30dB 范围内变化，则两片 AD603 的 V12 之间应有 1V 的电压差，反应在图 2 中，即两片 AD603 的 2 脚之间有 1V 的压降。 图 2：放大器及AGC电路 根据实际设计应留有一定的余量。将第一片 AD603 的增益范围定为 -6～30dB，则相应的 V12 为-400～ 500mV，而其 2 脚已固定在 5.5V，故 1 脚的控制电压即 VAGC 应为 5.1～6V。第二片 AD603 的增益范围 定为-10～24dB，则相应的 V12 为-500～350mV，而其 2 脚已固定在 6.5V，故 1 脚的控制电压即 VAGC 应 为 6～6.85V，两片顺序级联后的总增益范围为-16～54dB，如图 3 所示。 图 3：AGC增益分配情况 由以上 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 可知，当 AGC 控制电压 VAGC 从 5.1V 到 6.85V 变化时，两级 AD603 的总增益将从-16dB 到 54dB 线性增加。现在需要做的是调整 9018 的工作点，使得当输入信号适当变化时，能够从 9018 的集电极 取出从 5.1V 到 6.85V 变化的 AGC 控制电压 VAGC。由图 2 可以看出，VAGC 的大小取决于 R7 的阻值和集 电极电流的大小。 在无信号输入时，调整 9018 的静态工作点，使 9018 发射极的 PN 结处于近似截止状态，并调整 R7 的阻值 使得 VAGC 为 6.85V，此时两级 AD603 的增益全部放开，即 54dB；当有信号输入，但其信号强度尚不能 使 9018 发射极的 PN 结导通时，AGC 处于失控状态，输出信号将随着输入信号强度的增大而增大；当信号 强度足以使 9018 发射极的 PN 结导通时，9018 处于 AGC 检波状态，此时 AGC 开始起控，VAGC 大约以 25mV/dB 的速率下降，直至下降到 5.1V。对应的两级 AD603 的增益也开始逐渐从 54dB 下降到-16dB，先 是第二级 AD603 的增益逐渐从 24dB 下降到-10dB，然后第一级 AD603 的增益也开始逐渐从 30dB 下降到- 6dB。此时，AGC 进入饱和点，输入信号强度再增大时，AGC 已失去控制作用，输出信号又将随着输入信 号强度的增大而增大。这就是 AGC 的整个控制过程，即随着输入信号强度的不断增大，AGC 将历经失控、 开始起控、进入饱和、再次失控的控制过程。 ● AGC 起控点与饱和点的选取和计算 AGC 起控点与饱和点的选取应根据具体的应用来计算。假设要求信号经 AGC 放大后，其信号强度稳定在 W(dBm)，AGC 增益范围为 Ga～Gb(dB)，则 AGC 起控点电平(dBm)为 W-Gb；AGC 饱和点电平(dBm)为 W-Ga。在应用中，要求信号经两级 AD603 的放大后，其信号强度基本稳定在-10dBm，而 AGC 增益范围 为-16～54dB，因此 AGC 起控点电平应为-10-54=-64(dBm)；AGC 饱和点电平应为-10-(-16)=6(dBm)。故此 AGC 所能处理的信号的动态范围为-64～6dBm，共 70dB。 AGC 起控点的调整可通过改变 R5 的阻值来实现。事实上，改变 R5 的阻值也就是调整 9018 发射极的 PN 结压降。此 PN 结用于 AGC 检波时，其压降大约被偏置在 500～700mV 之间。假设在工作过程中此 PN 结 的瞬时压降为 600mV 时，AGC 开始起控，又假设要求的 AGC 起控点电平为-30dBm(20mV)，那么，可以 通过调整 R5 的阻值使得此 PN 结被偏置在 580mV，则当输入信号电平达到 20mV 时，此 PN 结的瞬时压降 为 600mV，AGC 开始起控。以上只是定性的近似分析，在实际电路的实现中，要根据测量结果，反复调整 R5 的阻值，才能满足 AGC 起控点的要求。当然，AGC 起控点有一个下限。就图 2 所示 AGC 控制电路来 讲，其 AGC 控制下限取决于 9018 发射极 PN 结压降的调整精度，经实际测量，此值大约在 100μV(- 76dBm)左右。 实验数据 图 4：AGC测试框图 将整个电路按图 4 所示连接进行闭环测试。在测试过程中，通过调整 HP-8920A 的可变衰减器来改变输入信 号强度的大小，输出信号强度由 HP-E4405B 观测，同时，通过万用表测试 VAGC 的电压值，测试数据如表 2 所示。 表 2：AGC测试数据 由表 2 的测试数据可以看出，输入信号强度从-64dBm 到 6dBm 变化时，AGC 控制电路能够相应地调节 AGC 控制电压 VAGC 的大小，从而改变 AD603 的增益，使其输出信号强度基本稳定在-10dBm，整个控制 范围在 70dB 以上，满足设计要求。