自动增益控制电路的设计与实现计划书

塔里木大学信息工程学院课程设计 1 自动增益控制电路的设计与实现计划书 1自动增益控制电路的背景与意义 动增益控制电路的背景 随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展，自动增益控制电路越来越被人们熟知并且广泛的应用到各个领域当中。自动增益控制线路，简称 是限幅装置的一种，是利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整。当输入信号较弱时，线性放大电路工作，保证输出声信号的强度；当输入信号强度达到一定程度时，启动压缩放大电路，使声输出幅度降低，满足了对输入信号进行衰减的需要。也就是说， 能可以通过改 变输入输出压缩比例自动控制增益的幅度，扩大了接收机的接受范围，它能够在输入信号幅度变化很大的情况下，使输入信号幅度保持恒定或仅在较小范围内，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞。在电路设计中，这种线路被大量的运用，从尖端的雷达技术到日常的广播电视系统，自动增益控制无疑很好的解决了各种技术中存在的信号强度问题。 动增益控制电路的意义 当输入信号电压变化很大时，保持接收机输出电压恒定或基本不变。具体地说，当输入信号很弱时，接收机的增益大，自动增益控制电路 不起作用 ;当输入信号很强时，自动增益控制电路进行控制，使接收机的增益减小。这样，当接收信号强度变化时，接收机的输出端的电压或功率基本不变或保持恒定。因此对 路的要求是 :在输入信号较小时， 路不起作用，只有当输入信号增大到一定程度后， 路才起控制作用，使增益随输入信号的增大而减少。 2 为实现上述要求，必须有一个能随外来信号强弱而变化的控制电压或电流信号，利用这个信号对放大器的增益自动进行控制。由上述分析可知，调幅中频信号经幅度检波后，在它的输出中除音频信号外，还含有直流分量。直流分量大小与中频 载波的振幅成正比，也即与外来高频信号成正比。因此，可将检波器输出的直流分量作为 制信号。 点和电压放大倍数的影响 理图 图 2真模拟 b=3示 图 2 3 图 2b=示 4 图 2 真结果如下图 2示： 图 21=10，输出波形如下图 2示 5 图 21=20，输出波形如下图 2示 图 26 真数据 表 2仿 真 数 据 基极偏置电阻 直流电压表读数 信号源峰值波器显示波形峰值 CQ/3 12 07 验结论： （ 1） 大时， 小， 大， |减小。 （ 2）调节电阻 改变 改变阻容耦合共射放大电路电压放大倍数最有效的方法。 （ 3）实际的最大不失真输出电压值小于理论分析值。 （ 4）对于实际电路，失真 后的波形并不是顶部成平顶或底部成平底，而是圆滑的曲线；测试放大电路时，可以通过输出电压波形正、负半周幅值是否相等来判断电路是否产生失真。 3两级直接耦合放大电路的调试 验目的 1熟悉差动放大电路电路的特点和工作原理。 2掌握直接耦合放大电路静态工作点的调整和测试方法。 3两级直接耦合放大电路的调整和测试方法。 理 图 3两级直接耦合放大电路，第一级为双端输入、单端输出差分放大电路，第二级为共射放大电路。由于在分立元件中很难找到在任何温度下均具有完全相同特性的两只晶体管，因而通过电位 器来调节其对称性，使其实现共模抑制比很高的差分放大电路。 7 图 3级直接耦合放大电路 真电路 由于在分立元件中很难找到在任何温度下均具有完全相同特性的两只晶体管，因而也就很难实现共模抑制比很高的差分放大电路。在 境下可以做到两只晶体管特性基本相同。 8 图 3形仿真图 9 图 3形仿真图 真内容 （ 1）调整电路的静态工作点，使电路在输入电压为零时输出电压为零。用直流电压表测 10 电极静态电位，测试电路见图 3示 （ 2）测试电路的电 压放大倍数，输入电压是峰值为 2正弦波，从示波器可读出输出电压的峰值，由此得电压放大倍数。测试方法见图 3示。 （ 3）测试电路的共模抑制比。加共模信号，从示波器可读出输出电压的峰值，得共模放大倍数，从而得共模抑制比。测试电路见图 3示。 真数据结果 （ 1） 静态工作点的调试结果见表 3 3态工作点的调试结果 （ 2）电压放大倍数的测试见表 3 3压放大倍数的测试 输入差模信号电压峰值/一级输出电压峰值/一级差模放大倍数 第二级输出电压峰值/二级差模放大倍数 整个电路的电压放大倍数 2 3） 共模放大倍数的测试见表 3 3模放大倍数的测试 输入共模信号电压峰值/一级输出电压峰值/二级输出电压峰值/一级共模放大倍数 整个电路的共模放大倍数 共模抑 制比 100 55 902 论 （ 1）由于直接耦合放大电路各级之间的静态工作点相互影响，一般情况下，应通过软件调试各级的静态工作点，基本合适后再搭建电路，进行实际测试。 （ 2）当输入级为差分放大电路时，电路的电压放大倍数是指差模放大倍数。 （ 3）具有理想对称性的差分放大电路抑制共模信号的能力很强，因此以它作直接耦合多级放大电路的输入级可提高整个电路的共模抑制比。 10 208 11 理 路如图 4示 图 4路 如图 4示，自动增益控制电路主要由驱动缓冲电路、级联放大电路、输出跟随电路和增益反馈电路 4个部分组成。 图 4路框图 块电路和总体电路的设计 （ 1）输入缓冲极，其设计电路图如图 4示 信号范围： 50 信号范围： 入信号 输入缓冲级 放大级，提供大部分增益 输出信号 放大级前端 反馈网络 12 图 4入缓冲级 将 微分输出电阻提高到接近 1+ 示的值 由于 旁路，使 压增益降低至 1+ ) 有助于 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 4示 图 4合管放大部分 *复合管的极性有前管决定，即前管 复合管就是 （ 3）输出极，电路图如图 4示 13 图 4出级 跟随器作为输出端， 4 与信号输出端隔离开来 （ 4）自动增益控制部分（ 电路图如图 4且在该图基础上加上 图 4制部分电路 变电阻 部分。 6提供集电极驱动电流 5和 4提取 信号的一部，为 14 输入信号变大 输出跟着增大 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。 总体电路 最终设计的总体电路如图 4图 4电路图 电路参数如图中标示，输入信号为 50号带宽为 100 5实现功能说明 1、基本功能： 输入的信号范围在 50经过 输入缓冲级 复合管 放大信号（提供大部分增益 ) 信 号带宽满足覆盖 1005现了自动增益控制。 下 面 是 输 入 信 号 在 f 1 40 刻 的 仿 真 结 果 ： 15 图 4真图 图 4入信号瞬时波形如图 图 4出信号瞬时波形如图 2、直流电源： V 16 3、主要测试数据： 表 4试数据 4、测试方法： （ 1）输入端接输入信号，电压 电压有效值 50率在 1005变量法测试 用示波器观察输入输出信号 交流毫伏表测量输入输出的信号电压的有效值，计算增益； （ 2）具体测试过程如下： 保持输入电压有效值 变信号频率从 100化到 5=测量记录如上表格所示； (3） 观察输入缓冲级 有反馈 无反馈 出信号幅值为伏级上的 比有反馈的时候大的多 可见自动衰减的负反馈信号与经缓冲级放大的信号叠加使信号维持在一个比较稳定的值。 经过以上步骤，自动增益控制电路的测试基本完成。 5、由上述测试方法得实验数据 表 4f/i/00 1000 3000 5000 f(Vo(Vi(100 1000 2000 3000 4000 5000 17 验故障及问题分析 可以从示波器波形和测试数据得出：在实验要求的频段内，当输入信号从 0，输出大约只是从 685化到 840入变化了 100 倍，而输出仅增大了 ，符合设计的要求。经过实验发现，输入信号的幅度和频率在 0070773间变化时，均可有较为稳定的输出。 85 686 686 685 685 687 5 753 749 748 748 747 745 10 774 770 769 768 766 765 20 799 793 792 790 789 787 25 808 800 799 798 796 794 35 823 812 810 810 808 806 40 829 817 817 815 814 812 50 840 826 826 824 822 820 18 总结和结论 1、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。 2、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。 3、由于自动增益控制电路比较复杂，我们在实验中应该学会整体协调与局部分析。当电路的输出电压波形不符合 预期时，要根据实际的输出与理论分析的输出之间的差距来分析故障发生在哪里，例如当输出不能实现自动增益控制时，可以基本确定是倍压整流与反馈的电路出现问题，这样可使我们缩小排查的范围，提高实验效率，同时加深理解了电路每一部分的具体功能。 4、输出的信号电压基本为 很小幅度波动，在实验要求的范围内，输出信号带宽为 50225盖要求的频率宽度，可以处理很宽频带的信号，说明该电路对信号处理能力强， 但同时带来一个问题，通频带宽，选择性差。 5、该自动增益控制电路，输入信号范围为 50出信号为 号带宽：100 5合应用于低频段小信号处理的系统中。 6、科学工作者要具备坚持不懈、严谨求实的态度。 19 致谢 本设计在选题及研究过程中得到杨全丽老师的悉心指导。杨老师多次询问设计进度，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。杨老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人。对杨老师的感激之情是无法用言语表达的。 通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼 ,使我在模拟电 子技术方面能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。我在指导老师杨老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力