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[摘 要]本文设计实现了反馈型自动增益控制（AGC）电路，该AGC电路由驱动缓冲、衰减器、检波整流、级联放大和跟随输出等部分组成。本文详细地介绍了各部分的设计方法及工作原理，测试结果表明：当该AGC电路的输入信号在40dB范围内变化时，输出信号的幅度变化不超过4dB，该AGC电路很好地实现了自动增益控制的功能。
[关键词]自动增益控制；负反馈；衰减器；检波整流
中图分类号：U445.57 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0110-02
0 引言
在光纤通信、广播电视、传感器处理等电路系统中，接收机的输入信号和增益共同决定着接收机的输出信号。在现实生活中，影响接收机输入信号的因素有很多，例如：发射功率的大小、收发距离的远近、信号传播媒介的变化[1]、噪声对接收机的影响等。如果接收机增益过小，则强输入信号能正常接收，而弱输入信号将接收不到，从而造成信号的丢失。如果接收机增益过大，则弱输入信号能正常接收，而强输入信号有可能使接收机过载而导致阻塞，甚至使接收机损坏。因此，需要接收机的增益能随输入信号的强度而自动调整，即需要引入自动增益控制（AGC）电路。
AGC电路能够在输入信号幅度变化很大的情况下，保证输出信号的幅度恒定或仅在较小范围内变化[2]。AGC电路从结构上大致可分为三种：前馈型、反馈型和混合型。其中，前馈型电路收敛比反馈型要快，但是不稳定；混合型克服了前馈型和反馈型电路的缺点，尤其适合用于快速衰落信道，但是电路复杂、功耗大、调试困难。所以，本文采用反馈型结构设计实现了AGC电路，并分析了该AGC电路各个部分的原理与具体功能。
1 电路设计
反馈型AGC电路本质是一个负反馈系统，该电路可以分成放大电路和控制电路两部分，其中放大电路用于放大输入信号，其增益大小受控制电路的输出信号控制。
如图1所示，该AGC电路由驱动缓冲、衰减器、检波整流、级联放大和跟随输出等部分组成。驱动缓冲部分为AGC电路提供较高输入阻抗，并实现与输入信号源的隔离，衰减器和检波整流部分共同组成控制部分，级联放大部分将衰减后的信号放大到所需幅度，最后使用射极跟随器作为输出级。
1.1 驱动缓冲部分
驱动缓冲电路的信号从基极输入、集电极输出，是一个共射电路。输入信号先用电阻分压衰减，再由晶体管进行放大。总的来说，该部分的功能是一个跟随器[3]，它为AGC电路提供较高输入阻抗，减小了输入功率的强度，并且实现了与输入信号源的隔离。
1.2 级联放大部分
级联放大电路如图2所示，晶体管与构成直接耦合互补级联放大电路，该部分为AGC电路提供电压增益。因为第二级的基极电压受到第一级的集电极电压牵制，两级之间的工作点相互影响，所以为了不产生连锁效应、提高稳定性，必须使用精确度较高的元件。
直接耦合互补级联放大电路易于集成，既能放大交流信号又能放大直流信号。为了使两级都有合适的Q点，在的集电极加入电阻，以抬高后级的直流输入电压，同时利用PNP型管实现直流电平的移动。
1.3 跟随输出部分
跟随输出电路的信号从晶体管的基极输入、发射极输出，形成射极跟随器。射极跟随器的输入电阻rbe≈βRe很大，消耗的电流较小，对于前级只是一个很轻的负载，其输出电阻rsr≈rbe/β很小，带负载能力较强。射极跟随器的电压增益约为1，实现了输出电压随输入电压的同步同量变化，同时还起到前后级隔离的作用。
1.4 控制部分
控制部分电路如图3所示，衰减器和检波整流部分共同组成该AGC电路的控制部分。本部分运用电压并联负反馈的方法实现，反馈电路在发射集进行电压的采集，另一端反馈到，与输入信号进行电流的相加。当输入信号增大时，输出电流也会随之增大，由于是衰减器的可变电阻部分，的微分电阻会随之变小，通过负反馈的作用，输入信号就会变小，因此输出并不会一直增大，而是保持基本稳定。反之亦然，从而实现自动增益控制功能。
由于具有单向导通性，只能通过进行放电，决定了该AGC电路的释放时间，决定了该AGC电路的开始时间。为提供集电极驱动电流，用来防止电流过大，则形成倍压整流器，从输出级提取信号的一部分，作为的控制电压[4]。
2 电路测试
运用控制变量法，测得不同输入信号频率及幅度所对应的输出值，结果如表1所示，由测试结果可知，当输入信号带宽为100～5000 Hz、幅度为0.5～50mV时，输出信号的幅度恒定在520～830 mV，即当输入信号在40dB的变化范围内，输出信号的幅度变化不超过4dB。因此，该AGC电路很好地实现了自动增益控制的功能。
3 结束语
本文设计实现了反馈型AGC电路，具体分析了各部分的工作原理。测试结果表明该AGC电路很好地实现了自动增益控制的功能，简单可靠且稳定性较高，具有广泛的应用前景，对接收机的设计有重要的实用意义和参考价值。
参考文献
[1] 王中文，孙延辉，石广源.无线通信领域中自动增益控制电路的研究[J].辽宁大学学报，2007，34（1）：15-16.
[2] 林翼露，夏羽，毛闵军.一种新型级联式AGC 电路设计[J].电子测试 ，2015，（15）：14-15.
[3] 冯玉涵，李雯瑞.截止频率可调的高通滤波器设计[J]. 农业网络信息，2012，（3）：43.
[4] 北京邮电大学电子工程学院电路中心.《电子测量与电子电路》综合设计型实验讲义[M]. 北京：北京邮电大学电子工程学院电路中心.
[5] 刘宝玲.电子电路基础[M]. 北京：高等教育出版社，2006.115-117.
[6] 侯剑波.数字AGC电路设计[J].数控技术，2006，（15）：72-73.
[7] Julius Foit.具有60dB动态范围的AGC放大器[J]. 电子设计技术，2005，（11）：98-104.
作者简介
王坤（1994-），男，河南省商丘市人，北方工业大学电子信息工程学院学生，主要从事通信、电子方向的学习。
[关键词]自动增益控制；负反馈；衰减器；检波整流
中图分类号：U445.57 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0110-02
0 引言
在光纤通信、广播电视、传感器处理等电路系统中，接收机的输入信号和增益共同决定着接收机的输出信号。在现实生活中，影响接收机输入信号的因素有很多，例如：发射功率的大小、收发距离的远近、信号传播媒介的变化[1]、噪声对接收机的影响等。如果接收机增益过小，则强输入信号能正常接收，而弱输入信号将接收不到，从而造成信号的丢失。如果接收机增益过大，则弱输入信号能正常接收，而强输入信号有可能使接收机过载而导致阻塞，甚至使接收机损坏。因此，需要接收机的增益能随输入信号的强度而自动调整，即需要引入自动增益控制（AGC）电路。
AGC电路能够在输入信号幅度变化很大的情况下，保证输出信号的幅度恒定或仅在较小范围内变化[2]。AGC电路从结构上大致可分为三种：前馈型、反馈型和混合型。其中，前馈型电路收敛比反馈型要快，但是不稳定；混合型克服了前馈型和反馈型电路的缺点，尤其适合用于快速衰落信道，但是电路复杂、功耗大、调试困难。所以，本文采用反馈型结构设计实现了AGC电路，并分析了该AGC电路各个部分的原理与具体功能。
1 电路设计
反馈型AGC电路本质是一个负反馈系统，该电路可以分成放大电路和控制电路两部分，其中放大电路用于放大输入信号，其增益大小受控制电路的输出信号控制。
如图1所示，该AGC电路由驱动缓冲、衰减器、检波整流、级联放大和跟随输出等部分组成。驱动缓冲部分为AGC电路提供较高输入阻抗，并实现与输入信号源的隔离，衰减器和检波整流部分共同组成控制部分，级联放大部分将衰减后的信号放大到所需幅度，最后使用射极跟随器作为输出级。
1.1 驱动缓冲部分
驱动缓冲电路的信号从基极输入、集电极输出，是一个共射电路。输入信号先用电阻分压衰减，再由晶体管进行放大。总的来说，该部分的功能是一个跟随器[3]，它为AGC电路提供较高输入阻抗，减小了输入功率的强度，并且实现了与输入信号源的隔离。
1.2 级联放大部分
级联放大电路如图2所示，晶体管与构成直接耦合互补级联放大电路，该部分为AGC电路提供电压增益。因为第二级的基极电压受到第一级的集电极电压牵制，两级之间的工作点相互影响，所以为了不产生连锁效应、提高稳定性，必须使用精确度较高的元件。
直接耦合互补级联放大电路易于集成，既能放大交流信号又能放大直流信号。为了使两级都有合适的Q点，在的集电极加入电阻，以抬高后级的直流输入电压，同时利用PNP型管实现直流电平的移动。
1.3 跟随输出部分
跟随输出电路的信号从晶体管的基极输入、发射极输出，形成射极跟随器。射极跟随器的输入电阻rbe≈βRe很大，消耗的电流较小，对于前级只是一个很轻的负载，其输出电阻rsr≈rbe/β很小，带负载能力较强。射极跟随器的电压增益约为1，实现了输出电压随输入电压的同步同量变化，同时还起到前后级隔离的作用。
1.4 控制部分
控制部分电路如图3所示，衰减器和检波整流部分共同组成该AGC电路的控制部分。本部分运用电压并联负反馈的方法实现，反馈电路在发射集进行电压的采集，另一端反馈到，与输入信号进行电流的相加。当输入信号增大时，输出电流也会随之增大，由于是衰减器的可变电阻部分，的微分电阻会随之变小，通过负反馈的作用，输入信号就会变小，因此输出并不会一直增大，而是保持基本稳定。反之亦然，从而实现自动增益控制功能。
由于具有单向导通性，只能通过进行放电，决定了该AGC电路的释放时间，决定了该AGC电路的开始时间。为提供集电极驱动电流，用来防止电流过大，则形成倍压整流器，从输出级提取信号的一部分，作为的控制电压[4]。
2 电路测试
运用控制变量法，测得不同输入信号频率及幅度所对应的输出值，结果如表1所示，由测试结果可知，当输入信号带宽为100～5000 Hz、幅度为0.5～50mV时，输出信号的幅度恒定在520～830 mV，即当输入信号在40dB的变化范围内，输出信号的幅度变化不超过4dB。因此，该AGC电路很好地实现了自动增益控制的功能。
3 结束语
本文设计实现了反馈型AGC电路，具体分析了各部分的工作原理。测试结果表明该AGC电路很好地实现了自动增益控制的功能，简单可靠且稳定性较高，具有广泛的应用前景，对接收机的设计有重要的实用意义和参考价值。
参考文献
[1] 王中文，孙延辉，石广源.无线通信领域中自动增益控制电路的研究[J].辽宁大学学报，2007，34（1）：15-16.
[2] 林翼露，夏羽，毛闵军.一种新型级联式AGC 电路设计[J].电子测试 ，2015，（15）：14-15.
[3] 冯玉涵，李雯瑞.截止频率可调的高通滤波器设计[J]. 农业网络信息，2012，（3）：43.
[4] 北京邮电大学电子工程学院电路中心.《电子测量与电子电路》综合设计型实验讲义[M]. 北京：北京邮电大学电子工程学院电路中心.
[5] 刘宝玲.电子电路基础[M]. 北京：高等教育出版社，2006.115-117.
[6] 侯剑波.数字AGC电路设计[J].数控技术，2006，（15）：72-73.
[7] Julius Foit.具有60dB动态范围的AGC放大器[J]. 电子设计技术，2005，（11）：98-104.
作者简介
王坤（1994-），男，河南省商丘市人，北方工业大学电子信息工程学院学生，主要从事通信、电子方向的学习。