2014年江苏省大学生电子设计竞赛
设计报告
参赛题目：自动增益控制放大器
日期：二〇一四年八月十二日
至二〇一四年八月十五日
自动增益控制放大器（AGC）设计
摘要：自动增益控制(AGC)电路广泛地应用于现代电子设备中，本系统设计一款AGC控制放大器。整个系统以VCA810作为核心压控放大模块，以TI公司的MSP430 5438A型单片机作为微控制器，以继电器实现输入信号量程切换，以AD637型模块作为检波电路实现信号和噪声的检测、以计数器实现频率的测量，以ADS1118型A/D芯片和DAC124S085型D/A芯片分别实现模数和数模转换，基于TDA2030A实现音频功放电路，采用线性电源给系统供电。主要工作原理为，输入信号通过量程切换后进入压控放大模块或压控衰减电路，经A/D采样，输入至微控制器判断信号大小，据此控制开关电路进行量程分档，并输出控制信号至自动增益控制电路，以实现可控电平恒定输出。
经系统测试，设计要求的各项功能均达到，性能指标良好。当输入信号幅度在10mV~ 5V之间时，输出电压保持在2V 0.2V内。能够在1V~ 3V范围内步进式调节放大器输出幅度，步距为0.2V。
关键字：AGC放大器压控放大器噪声检测有效值检波
一、方案设计与论证
二、1.1整体方案
方案一：采用纯硬件电路实现，由VC810和运放构成的电压比较器和减法电路实现。把实际电压与理论电压的差值通过适当幅值和极性的处理，作为VC810的控制信号，从而实现放大倍数的自动调整，实现输出电压恒定。
优点：该方案理论简单，制作起来也相对容易，只有硬件电路。
缺点：稳定性差，精度不够，没有创新，通用性不好。
方案二：采用VCA810和430单片机结合，通过单片机对输出信号AD采样并转化为数字量，与理论输出电压值进行比较，得到差值转换为控制电压，通过DA转化，对程控增益放大器VCA810的放大倍数惊醒调整，从而实现输出电压的恒定。
优点：该方案控制精确，自动控制速度快，系统可移植性强，功能改变和增加容易，对后期改善和提升电路性能有益。
缺点：需要软硬件配合，系统稍复杂。
通过对两个方案的综合对比，我们选用方案二。
1.2控制模块
方案一：采用MCS-51。Intel公司的MCS-51的发展已经有比较长的时间，以其典型的结构、完善的总线、SFR的集中管理模式、位操作系统和面向控制功能的丰富的指令系统，为单片机的发展奠定了良好的基础，应用比较广泛，各种技术都比较成熟。
MCS-51优点是控制简单，二缺点也明显因为资源有限，功能实现有困难，而且需要大量外扩单元。
方案二：采用TI公司的MSP430。MSP430是一个16 位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，基于闪存的产品系列，具有最低工作功耗，在1.8V-3.6V 的工作电压范围内性能高达25MIPS。包含一个用于优化功耗的创新电源管理模块。由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段。
MSP430的优点是资源丰富，操作语言灵活，但对编程的要求有所提高。
所以综合考虑，我们采用MSP430 5438A作为我们的主控制器。
1.3 开关电路
主要元件：op07(双极性运算放大集成电路) 、继电器
工作原理：根据H题的题意输入信号的幅度在10mV~ 5V之间，然而AD637采样电平在0.2V~ 2V之间因此经小组讨论我们决定将输入信号分为四个档位。
第一档（1/5档）：先假设输入电压在1.4V~5V之间，并将输入电压衰减5倍，如果衰减后的电压在0.28V~ 1V之间则输入信号进入下一级，如果衰减后的电压不在0.28V~ 1V之间则进入第二档位。
第二档（x1档）：如果AD637反馈的电压在0.35V~ 1.54V之间则对输入信号不做处理，如果AD637反馈电压不在0.35V~ 1.54V之间则进入第三档。
第三档（x5）档：如果AD637反馈的电压在0.07V~ 0.25V则将输入信号放大5倍，此时AD637的采样电路在0.35V~ 1.25V之间。如果AD637反馈电压不在
0.07V~ 0.25V之间则输入电压进入第四档位。
第四档（x20）档：如果反馈电压在0.01V~ 0.07V之间则将输入信号放大20
倍，此时AD采样电路信号范围在0.2V~ 1.4V之间。开关电路如图1所示：
图1 开关电路
1.4电压增益调整模块
方案一：使用AD603,AGC电路如图2所示：
图2 AD603
方案二：使用VCA810，AGC电路如图3所示：
图3 VAC810
相比之下VCA810应用要简单些，调试起来方便些而且电压也限制在+—5V，不会有+10V 比较符合之前的电路设计风格，程控增益方面VCA810 一个芯片就足可以实现，满足要求-40db ---- 40db。所以我们选择方案二。
使用方法：
MCU通过DA转换后输入一个0 ~ -2V的直流电压到VCA810的VC （第三脚），VCA810提供-40DB~+40DB范围的增益。自动增益控制电路
如图2所示：
图2 自动增益控制电路
1.5检波电路模块
AD637(DC转换器)描述：
AD637是一款完整的高精度、单芯片均方根直流转换器，可计算任何复杂波形的真均方根值。它提供集成电路均方根直流转换器前所未有的性能，精度、带宽和动态范围与分立和模块式设计相当。AD637提供波峰因数补偿方案，允许以最高为10的波峰因数测量信号，额外误差小于1%。宽带宽允许测量200 mV均方根、频率最高达600 kHz的输入信号以及1 V均方根以上、频率最高达8 MHz的输入信号。
与ADI公司以前的单芯片均方根转换器一样，AD637也为用户提供辅助dB输出。均方根输出信号的对数通过一个单独引脚输出，支持直接dB测量，可用范围为60 dB。用户利用外部编程的基准电流，可以选择0 dB基准电压与
0.1 V至2.0 V均方根范围内的任何电平相对应。AD637模块电路如图3所示：
图3 AD637模块电路
1.6 比较电路
主要芯片：LM393
LM393是高增益,宽频带器件，像大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准PC板的设计对减小输入—输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量(滞回1.0~10mV)能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡，除非利用滞后，否则直接插入IC(集成电路板integrated circuit，缩写：IC) 并在引脚上加上电阻将引起输入—输出在很短的转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，则滞回将不需要。比较电路如图4所示：
图4 比较电路
1.7 功放电路
功率放大器
根据功率放大器采用器件的基本特性，其增益Av=R74/R72+1，则增益带宽积约为100KHz，设计电压增益为6倍。
放大器稳定性
在放大器电路中为了提高运算精度，在电路中加了负反馈回路，而且负反馈越深，闭环特性越好。但是在级联运放放大电路中，当工作频率较高时，它所产生的附加相移可能会使负反馈回路的开环增益下降到1以前达到180°，使原来处于负反馈回路的放大器转变为不可控的正反馈状态，产生自激振荡，破坏放大器的正常工作。放大器不自激，即放大器稳定的条件是：当
1
)
(=
F
j
Aω
时
π
ω
ψ<
?)
(j
或
π
ω
ψ=
?)
(j
时
1
)
(<
F
j
Aω
。电路模块如图5所
示：
图5 功放电路
4. 测试结果与分析：
电源±12V供电，负载为8Ω电阻，经过测试得如下结果：
（1）适用频率
适用频率范围约为2Hz ~100KHz。
（2）最大输入峰峰值
最大输入（不失真）峰峰值约为Vin≈3.3Vpp。
（3）最大输出峰峰值
最大输出（不失真）峰峰值约为V out≈19.4Vpp。
（4）最大输出功率
最大输出功率约为Pmax≈8.88W。
（5）功放效率
功放效率约为η≈66.2%。
1.8噪声检测电路
主要芯片：LM358
LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条
件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块
和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
LM358该型号，市场上比较常见，在各大网站上，搜索比较频繁，价格一直相对平稳。有些分析人士，还把该型号归类为电源电路，因为它使用范围比较宽。LM358最近一段时间市场销量比较稳定，主流品牌是TI 、NS 、国产品牌，国外品牌的价格一直相对偏高，最新报价有小幅度下滑，在0.4-0.7元/PCS 区间波动。国产品牌价格就非常低，相比月初，价格同样也有了小幅度下滑，网络报价一般在在0.13-0.15元之间波动。噪声检测电路如下图6所示：
U 21
LM358
R 21750K Ω
R 222K Ω
R 23100Ω
R 2410KΩ
R 2710KΩ
R 2810KΩ
R 26
10KΩ
R 29
1K Ω
C 21
1u F
C 250.1u F
C 230.1u F
C 2647uF
D 211N 4148D 22
1N 4148
R 2520KΩ
U 22LM358
Q 21TIP41
C 2447uF
C 22
1u F +5V
V out
C 27220uF
-5V R 2104.7K Ω
麦克风插座
12
6
5
7
3
2
1
图6 噪声检测电路
二．理论分析及计算
2.1增益积计算
设计目标输出电压变化范围1.8V ～2.2V ，而输入信号为100mV ～5V ,我们选定输出幅度为2V ，即Av 在2～20倍，根据程控增益调节放大器的连接方式可知，增益的计算公式为G=(40Vg+10)dB,带宽90MHz 。所以将AD 采集得到的输出电压V out,与预置电压进行比较，调整Vg 大小，来改变增益，从而实现输出幅值稳定在某一个数值。
2.2后级缓冲及稳幅
因为要用到单片机内部的AD 采样功能，所以一定要保证单片机的安全，在通
过峰值检测电路的检测之后，把检测到的峰值经过一个后级缓冲电路再接一个3V 稳压管之后送给单片机，既保证单片机端口的安全，同时把电路与单片机隔离。
三、系统总体设计
3.1系统整体设计框图
系统整体框图如下图4所示。
3.2软件流程图
系统软件流程图如图6所示，开发板系统初始化后，预置输出一个控制电压，然后启动AD转化，采样得到输出信号，然后与标准电压比较，修改增益控制电压，稳定输出电压。
图6
四．系统测试及数据分析
4.1测试仪器
（1）直流稳压源：YB1732A 3A
（2）数字存储示波器：SIGLENT SDS1102CFL 100MHZ 2GSa/s
（3）数字万用表：UNI-T UT802
（4）信号发生器：F120型 1Uhz~20MHZ
4.2测试方案及数据分析
测试方案：
(1)稳幅测试：输入频率10KHZ,峰值为100mV的正弦波信号。测试输出信号，通过示波器读取输出信号峰值，然后改变输入信号峰值，测量输出信号的峰值变
化，计算相对误差。测试数据如表1所示。
测试数据分析：系统基本可以按照预置输出电压稳定输出，我们输出信号稳定电压为1.96V 。
(2)输入音频测试：输入峰值分别为为1V 的正弦波信号，将信号频率从100Hz 调整到输出信号不失真即10KHz 为止，测试数据如下表所示。
输入信号（mV ） 10
150
200
250
300
350
400
450
500
550
输出信号（V ） 2.06 2.06 2.06 2.06 2.04 2.06 2.05 2.06 2.06 2.07 输入信号（mV ） 600
650 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 5000
输出信号（V ）
2.06 2.06 2.06 2.06 2.06 2.08 2.06 2.06 2.09 2.06
输入信号频率（HZ ） 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
600欧 2.06V 2.07V 2.06V 2.06V 2.05V 2.06V 2.06V 2.07V 2.05V 2.06V 2.06V 8欧 2.06V
2.07V
2.06V
2.06V
2.05V
2.06V
2.06V
2.07V
2.05V
2.06V
2.06V
输入信号频率（KH Z ） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
600欧 2.06V 2.07V 2.06V 2.06V 2.05V 2.06V 2.06V 2.07V 2.05V 2.06V
8欧
2.06V
2.07V
2.06V
2.06V
2.05V
2.06V
2.06V
2.07V
2.05V
2.06V
表1 稳幅测试
当输入音频为1KHz 信号时，将输入峰值从10mV 调整到5V 时，测试数据如下表：
(3) 显示波形
输入峰值mV 10
20
30
40
50
70
90
100
180
190
200
600欧 2.06V 2.07V 2.06V 2.06V 2.05V 2.06V 2.06V 2.07V 2.05V 2.06V 2.06V 8欧 2.06V
2.07V
2.06V
2.06V
2.05V
2.06V
2.06V
2.07V
2.05V
2.06V
2.06V
输入峰值v 1 2 3 4 5
600欧 2.06V 2.07V 2.06V 2.06V 2.05V
8欧
2.06V
2.07V
2.06V
2.06V
2.05V
4.3误差分析
误差可由多种因素导致：
由峰值检测电路产生，由于峰值检测电路在不同频率，不同幅值输入信号时，测量存在误差，AD采集到的峰值就会存在误差。造成输出信号与预置输出电压存在误差。
电压源不稳定，由于VCA810电压控制端2端口，基准电压为电阻分电源电压得到，而电源电压存在一定的波动，导致增益控制电压Vc会有一定的波动，这个微小的波动对信号增益造成误差。
受器件影响，我们采用的是普通集成运放芯片TL072，这款芯片的通频带只有
3MHz左右，也会影响系统的频率响应。
四、设计总结
系统能够满足题目基本要求：
（1）VCA810比AD603性能高。
（2）输出信号可以在输入信号改变时，而不改变稳定输出。
（3）测得100mV输入信号可以稳定输出幅值不变的截止频率为50KHz。
（4）测得1V输入信号可以稳定输出幅值不变的截止频率为40KHz。
（5）测得的增益控制电压Vc和放大倍数Av绘制的增益控制特性曲线可以得出，Av和Vc成指数关系，跟VCA810数据手册给出的计算增益的公式基本吻合。
本设计基本完成了题目要求，实现了的增益自动控制，由于受到器件和部分电路本分影响，频率响应略低，可以使用高速更优性能的芯片，提高峰值检测的精度，或在软件部分给予补偿误差。
五、参考文献
[1] 康华光.电子技术基础模拟部分[R].北京：高等教育出版社，2006.1
[2] 康华光.电子技术基础模拟部分[R].北京：高等教育出版社，2006.1
[3] 李先允，姜宁秋.电力电子技术[R].北京：中国电力出版社，2006
电 子 设 计 竞 赛 题目：可变增益放大器学院：自动化工程学院班级：08级自动化二班学号：200840604055 姓名：杨嘉伟 时间：2010年11月16日
设计任务 一、题目 设计制作一个增益可变的交流放大器。 二、要求 1．基本部分 （1）放大器增益可在0.5倍、1倍、2倍、3倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz； （2）可以随机对当前增益进行保持，保持时间为5s，保持完后继续巡回状态； （3）对指定的任意一种增益进行选择和保持（保持时间为5s），保持完后返回巡回状态； （4）通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍； 2．发挥部分 （1）对于不同的输入信号自动变换增益： a．输入信号峰值为0—1V，增益为3； b．输入信号峰值为1—2V，增益为2； c．输入信号峰值为2—3V，增益为1； d．输入信号峰值为3V以上，增益为0.5； （2）通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍。 基础部分 一、设计方案及组成框图 分析设计要求，确定大致思路如下： ①这个电路可以采用反相比例放大器实现对输入信号进行放大。A u=-R f/R 控制反相比例放大电路的反馈电阻实现放大器增益的变换, 即控制R f的阻值。输出信号经过反相跟随器，使输入信号与放大信号同相。 ②想实现R f的自动变换，需的使用模拟开关进行控制。而要想实现电路的自动切换，需要使用多谐振荡器输出脉冲进行控制。 ③要想对一种增益进行选择和保持，需要用一个单稳态触发器来实现电路这一功能。 ④想随机和任意地对一种增益选择和保持，需要用到触发式单刀双掷开关以及逻辑与、逻辑或构成逻辑电路对其进行控制。 ⑤最后该电路主要部分，则通过计数器计数来控制模拟开关。另外想实现
自动增益控制放大器 一、设计思路描述 本自动增益控制放大器系统以MSP430G2553为控制核心。利用单片机内部ADC10对末级输出信号采样，可由按键控制三种模式以及增益倍数的切换，也可根据采样得到的末级输出信号幅度大小，自动控制DAC7811作为TLC085反馈电阻网络，从而实现对末级自动增益控制。在软件设计中，我们实现三种不同的模式切换： 1.交流手动模式中。根据选择增益倍数不同，我们可以算出不同的code值，将code值传给DAC7811。例如：当我选择0.2倍增益时，那么需要控制前级衰减，同时code值为2048,因此增益倍数Av=0.1*4096/2048=0.2。 2.直流自动换挡模式。根据单片机内部ADC10对输出信号采样幅度大小，自动控制前级是否衰减、控制CD4051选择OPA 2227反馈电阻，从而实现0.2、0.5、 2、5的最大增益倍数。 3.自动增益模式。根据利用单片机内部ADC10对输出信号采样幅度大小自动控制前级是否衰减，控制CD4051选择OPA 2227反馈电阻。 二、硬件电路设计 2.1前级信号衰减电路 VDD
图2.1 前级衰减电路 如图2.1所示，前级衰减电路由CD4051、OPA2227、20K?以及2K?电阻组成，其中CD4051为单刀八掷开关。在该电路中，单片机MSP430G2553通过P1.3口进行对CD4051中两种电阻进行选择，改变OPA2227反馈电阻，从而实现0.1倍与1倍的控制。 在整个电路中，前级衰减电路十分重要，它不仅仅是对输入信号进行衰减，还可以对单片机MSP430G2553进行保护。 2.2末级DAC7811增益自动控制电路 图2.2 DAC7811增益自动控制电路 图2.2为末级DAC7811增益自动控制电路。利用单片机内部ADC10对输出信号经过OPA2340绝对值整形后的波形进行采样，根据幅值控制CD4051选择
电气控制电路设计例题 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
电气控制设计例题 1．一运料小车由一台笼型异步电动机拖动,要求：（1）小车运料到位自动停车；（2）延时一定时间后自动返回；（3）回到原位自动停车。试画出控制电路。并说明工作原理。 工作原理：QS+ — SB2 — KM1+ —M转动，到位压下SQ1 —M停转，KT+ —延时到—KM2+ — M反转—到位压下SQ2，M停。 2．设计一个电气控制线路，要求第一台电机起动后，第二台电机才能起动；第二台电机停止后，第一台电机才能停止。 3．设计一电气控制线路，要求第一台电动机起动10s后，第二台电动机自行起动，运行5s后，第一台电动机停止并同时使第三台电动机起动。再运行15s，第一台电机停止。 4．画出一种实现电动机点动控制及连续运转控制的控制线路。 5．设计一电气控制线路。有一台三级皮带运输机，分别由M1、M2、M3三台电动机拖动。其动作要求如下： 1）起动时要求按M1M2M3顺序起动。 2）停车时要求按M3M2M1顺序停车。 3）上述动作要求有一定时间间隔。 6．为两台异步电动机设计一个控制线路，其要求如下： 1）两台电动机互不影响地独立操作。 2）能同时控制两台电动机的起动和停止。 3）当一台电动机发生过载时，两台电动机均停止。 7、某水泵由一台三相笼型异步电动机拖动，按下列要求设计电气控制电路： 1）采用Y-Δ减压起动； 2）三处控制电动机的起动和停止； 3）要有必要的保护环节。 8、试画出异步电动机既能正转连续运行，又能正、反转点动的控制线路。
长江大学 毕业设计开题报告 题目名称：可变增益放大器的研究院系：物理与光电学院 专业班级：应用物理11103班 学生姓名： 指导教师：李林 辅导教师：李林 开题报告日期：2015年4月2日
可变增益放大器的研究 学生：王双全物理与光电工程学院 导师：李林物理与光电工程学院 一.题目来源 题目来源于老师的科研项目 二.研究目的和意义 在大自然的空气中由于存在着各种不可预测的非理想因素，从而导致通信系统传输过程中的信号会有较大的变化，导致天线从外部接受的信号的强弱会有不同（绝大多数信号被衰减了）。而且传输信道的非线性因素的存在使得信号衰减，同时信道中的噪声也会对信号的传输有影响，导致信号的强度时大时小。信号强度的大小差别有时会很大，甚至会有几十个分贝。信号强度最大值和最小值的差值范围称为接收机的动态范围，为了使接受到的信号尽可能的可靠，自动增益控制电路（Automatic Gain Control，简称AGC）通常都是接收机系统中必不可少的。AGC 的作用是当输入信号的幅度值偏低时，AGC 会选择较大的增益使其输出的幅度值限定在一个需要的范围，同样当输入信号的幅度值偏高时，AGC 会选择较小的增益使其输出的幅度值限定在一个需要的范围，也就是说对于幅度值不固定的输入信号，AGC 可以保证输出幅度值在一定范围内，基本一致。性能优良的AGC 会把输出幅度值控制在下级ADC 最需要的输入信号动态范围内。而AGC 系统中最重要的部分就是可变增益放大器（Variable Gain Amplifier，简称VGA）。AGC 主要是由反馈控制器和控制对象（VGA）两部分组成，其中反馈控制器由电平检测器、低通滤波器、直流放大器、电压比较器、控制电压产生器构成的。而其控制着VGA 使得输出信号的幅度基本恒定不变。可变增益放大器不断的发展带动了AGC 的发展，使得AGC 在许多的测控设备、智能设备等领域的应用也越来越广泛。可变增益放大器的增益改变方式主要有连续变
任务一 自动增益控制(AGC )电路 任务引入 在调幅接收机接收电台信号时 ,由于各发射台功率有大有小,发射台离接收机的距离远近不一,无线电波传播过程中的多径效应与衰落等原因,使接收天线上感生的有用信号强度相差非常悬殊,而且往往有很大的起伏变化(约为～倍),有可能在接收微弱信号时造成某些电路(例如检波器)不能正常工作而丢失信号,而在接收强信号时造成放大电路的阻塞(非线性失真)。为此在接收设备中几乎无例外的都必须采用自动增益控制电路,用来压缩有用信号强度的变化范围。 任务分析 自动增益控制(AGC )电路的作用就是能根据输入信号的电压的大小,自动调整放大器的增益,使得放大器的输出电压在一定范围内变化。 自动增益控制(AGC )电路就是无线电接收设备中的重要电路,用来保证接收幅度的稳定。它一般由电平检测器(峰值检波电路)、低通滤波器、直流放大器、电压比较器、控制电压产生器与可控增益放大器组成。其中可控增益放大器就是实现增益控制的关键。 相关知识 一、自动增益控制电路(AGC)的工作原理 1.AGC 的作用 自动增益控制电路的作用,就是在输入信号幅度变化很大的情况下,自动保持输出信号幅度在很小范围内变化的一种自动控制电路。 2.AGC 的组成框图 自动增益控制电路的组成框图如图3-5-2所示。
图3-5-2 自动增益控制电路的组成框图 由图可见,自动增益控制电路可以瞧成由反馈控制器与(控制)对象两部分组成,其中反馈控制器由电平检测器、低通滤波器、直流放大器、电压比较器与控制电压产生器组成,被控对象就是可控增益放大器。可控增益放大器的输入信号就就是AGC电路的输入信号,其输出信号,其增益为 增益受控制电压的控制,控制电压就是由电压比较器产生的误差电压经控制电压产生器变换后得到的,增益可写成或,它就是误差电压(或控制电压)的函数。也可以直接用误差电压控制可控增益放大器的增益。 3.AGC各单元电路的功能与基本工作原理 (1)电平检测器电平检测器的功能就是检测出输出信号的电平值,通常由振幅检波器实现,它的输出与输入信号电平成线性关系,其输出电压为。 (2)低通滤波器环路中的低通滤波器具有非常重要的作用。由于发射功率变化、距离远近变化、电波传播衰落等引起信号强度的变化就是自动增益控制电路需要进行控制的范围,这些变化比较缓慢,而当输入为调幅信号时,调幅波的幅值变化就是传递信息的有用幅值变化.这种变化不应被自动增益控制电路的控制作用减弱或抵消(此现象称为反调制),由于两类信号的变化频率不同,就可以恰当选择环路的频率响应特性,适当地选择低通滤波器的传输特性,使环路对高于某一频率的调制信号的变化无响应,而对低于这一频率的缓慢变化具有抑制作用。 (3)直流放大器直流放大器将低通滤波器输出的电平值进行放大后送至电压比较器,由于电平检测器输出的电平信号的变化频率很低,例如几赫左右,所以一般均采用直流放大器进行放大。 (4)电压比较器经直流放大器放大后的输出电压与给定的基准电压进行比较,输出误差信号电压,当电压比较器增益为时,服从下列关系式
自动增益控制电路的设计与实现 实验报告 邮电大学 信息与通信工程学院
一：课题名称 自动增益控制电路的设计与实现 二：摘要及关键词 1、摘要： 在处理输入的模拟信号时，经常会遇到通信信道或传感器衰减强度大幅变化的情况；另外，在其他应用中，如监控系统中的多个相同传感器返回的信号中，频谱结构和动态围大体相似，而最大波幅却相差甚多的现象。很多时候系统会遇到不可预知的信号，导致因为非重复性事件而丢失数据。此时，可以使用带AGC（自动增益控制）的自适应前置放大器，使增益能随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。
本实验在介绍了AGC电路的基础上，采用了一种相对简单而有效实现预通道AGC的方法，电路中使用了一个短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法。 2、关键词： 驱动缓冲可变衰减自动增益控制电压跟随器反馈 三：设计任务要求 1、基本要求： 1）设计实现一个AGC电路，设计指标以及给定条件为： 输入信号0.5～50mVrms； 输出信号：0.5～1.5Vrms； 信号带宽：100～5KHz； 2）设计该电路的电源电路（不要际搭建），用PROTEL软件绘制完 整的电路原理图（SCH）及印制电路板图（PCB） 2、提高要求： 1）设计一种采用其他方式的AGC电路； 2）采用麦克风作为输入，8Ω喇叭作为输出的完整音频系统。 3、探究要求： 1）如何设计具有更宽输入电压围的AGC电路； 2）测试AGC电路中的总谐波失真（THD）及如何有效的降低THD。四：设计思路及总体结构框架 1、设计思路
①该实验电路中使用了一个短路双极晶体管直接进行小信号控制 的方法，从而相对简单而有效实现预通道AGC的功能。如下图，可变 分压器由一个固定电阻R1和一个可变电阻构成，控制信号的交流振幅。 可变电阻采用基极-集电极短路方式的双极性晶体管微分电阻实现为改 变Q1电阻，可从一个由电压源和大阻值电阻R2组成的直流源直接向 短路晶体管注入电流。为防止R2影响电路的交流电压传输特性。R2 的阻值必须远大于R1. Input Output 反馈式AGC
自动增益放大器 摘要：本系统有四个模块组成：程控放大器，峰值检测，液晶。程控放大器采用两片AD603接连组成，放大电压增益可达50dB，增益0.2v步进可调，电压增益误差不大于5%。放大器输出无明显失真。峰值测量采用真有效值采样芯片AD637先进行有效值采样，然后通过PCF8951进行AD采样，最后再转换成峰值，液晶采用LCD1602，系统以stc89c51单片机为控制核心，经测试验证，系统运行稳定，操作方便。 关键词：程控放大器，峰值检测，AD采样，单片机。 Abstract：This system has three modules: SPC amplifiers, peak detection, liquid crystal. By two AD603 program-controlled amplifier amplification voltage gain one, can gain 1db stepping 0.2v, adjustable, voltage gain error is not more than 5%. Amplifier output without obvious distortion. Measure true RMS peak by sampling AD637 chip on sampling, then PCF8951 through effective sampling, finally to AD convert peak, LCD USES lcd1602 management system with stc8951 SCM as control core and tested, the system runs stably, convenient operation. Key: SPC amplifier Peak detection AD sampling chip SCM 1. 方案的论证与比较 1.1 设计需求 1.1.1 基本要求 （1）放大器可以从信号发生器或音乐播放器输入音频信号（50Hz~10KHz）， 输出可以带200Ω负载或驱动8Ω喇叭（2~5W）。（20 分） （2）当输入信号幅度在10mV~5V 间变化时，放大器输出默认值保持在2V ±0.2V（有效值）内，波动越小越好。（30 分） （3）可以显示输入信号幅度和频率。（10 分） （4）能够在1V~3V 范围内步进式调节放大器输出幅度，步距0.2V。（15 分） （5）能够根据环境噪声调整自动调节放大器输出幅度。（15分） （6）其它发挥设计。（10 分） （7）设计报告。（20 分） 1.1.2 发挥部分
信息科学与工程学院 课程设计报告（2009 —2010 学年第一学期） 课程名称：电子技术基础设计与实现班级： 学号： 姓名： 指导教师： 2010 年 1 月
课程设计题目： 增益可自动变换的放大器的设计 目的与任务： 对所学的电子技术基础知识进行一次综合运用，为下一步继续学习专业知识奠定 基础。学生通过本课程设计可以进一步理解模拟电子技术、数字电子技术、电路理论 等方面的相关知识，并可综合运用这些知识解决一定的实际问题，使学生在所学知识 的综合运用能力上以及分析问题、解决问题能力上得到一定的提高。 内容和要求： （一）设计一个增益可自动变换的直流放大器。 1、输入信号为0～1V时，放大3倍；为1V～2V时，放大2倍；为2V～3V时，放大1倍；3V以上放大0.5倍； 2、通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍即可。 3、电源采用±5V电源供电。 （二）设计一个增益可自动变换的交流放大器。 1、放大器增益可在1倍2倍3倍4倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz； 2、对指定的任意一种增益进行选择和保持，保持后可返回巡回状态; 3、通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用1、2、3、4分别表示1、2、3、4倍即可。 4、电源采用±5V电源供电。 三、课程设计步骤 1、查阅资料，确定上述两个设计任务的设计方案； 2、设计电路，进行参数计算； 3、用MULTISIM软件进行仿真； 4、写出设计总结报告。 四、参考元器件 集成芯片：NE555、LM324、74LS138、CC40106, CC4013、CD4052、CC4066、74LS161，CD4011，741等。 电阻若干； 电容若干； LED数码管；
自动增益控制的原理图 自动增益控制的原理 [导读] 自动增益控制的原理自动增益控制电路的作用是：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 关键词：增益控制左手665收藏时间：2015年4月23日20：17 自动增益控制的原理 自动增益控制电路的作用是：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AGC电路的要求是：在输入信号较小时，AGC电路不起作用，只有当输入信号增大到一定程度后，AGC电路才起控制作用，使增益随输入信号的增大而减少。 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AGC控制信号。AGC电路工作原理：可以分为增益受控放大电路和控制电压形成电路。增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随控制电压U0而改变。控制电压形成电路的基本部件是AGC 整流器和低通平滑滤波器，有时也包含门电路和直流放大器等部件。 放大器及AGC电路 上图是由两级AD603构成的具有自动增益控制的放大电路, 图中由Q1 和R8 组成一个检波器,用于检测输出信号幅度的变化。由CA V 形成自动增益控制电压V A GC , 流进电容CA V 的电流Q2 和Q1两管的集电极电流之差, 而且其大小随A2 输出信号的幅度大小变化而变化, 这使得加在A1、A2 放大器1 脚的自动增益控制电压V A GC 随输出信号幅度变化而变化, 从而达到自动调整放大器增益的目的。 左手665收藏时间：2015年4月23日20：17
摘要 自动增益控制电路已广泛用于各种接收机、录音机和信号采集系统中，另外在光纤通信、微波通信、卫星通信等通信系统以及雷达、广播电视系统中也得到了广泛的应用。 本课题主要研究应用于音频放大的前级电压放大，因此设计的电路需容纳的频带范围应较宽，以至于使语音信号通过。由于语音信号的频带范围为300hz-3400hz,所以该电路所应设计的频带范围应在300hz-3400hz之间，并且电路应该实现增益的闭环调节，通过此电路可以实现增益的自动调整，以至于使音频信号强时自动减小放大器的倍数，信号弱时自动增大放大器的倍数，从而实现音量的自动调节。 本课题介绍了自动增益控制的概念原理以及对自动增益控制放大器各部分的工作原理，最后对系统的测试结果以及设计与实现中应该注意的问题也做了详细分析。 关键词：放大器；自动增益控制；电压跟随器；滤波器 目录 摘要 (1) 第1章引言 (4) 第2章自动增益控制 (4) 2. 1自动增益控制 (4) 2.1.1自动增益控制基本概念 (4) 2.1.2自动增益控制的原理 (5) 2. 2自动增益控制放大器 (5) 2. 3本课题的研究内容 (5) 第3章自动增益控制放大器的电路设计 (6) 3. 1方案选择 (6) 3. 2压随器工作原理 (8) 3. 3整流电路工作原理 (8) 3. 4滤波 (9) 3. 5增益控制工作原理 (9) 3. 6电路元器件选择 (10) 3.6.1运算放大器 (10) 3.6.2场效应管的选择 (11) 3.6.3其他元器件的选择 (11)
第4章放大器电路的调试及实验结果 (12) 4. 1放大器电路的调试 (12) 4. 2实验结果及存在问题 (12) 第5章总结 (14) 参考文献 (15) 附录 (15) 致谢 (16) 第1章引言 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AGC线路，A是AUTO（自动），G是GAIN（增益），C是CONTROL（控制）。它是输出限幅装置的一种，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，启动压缩放大线路，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，AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自 动控制增益的幅度，扩大了接收机的接收范围，它能够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，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。目前，实 现自动增益控制的手段有很多，在本文中，主要研究的是如何以放大器来实现自 动增益控制的目的，也就是自动增益控制放大器。 第2章自动增益控制 2. 1自动增益控制 2. 1. 1自动增益控制的基本概念 接收机的输出电平取决于输入信号电平和接收机的增益。由于各种原因，接 收机的输入信号变化范围往往很大，信号弱时可以是一微伏或几十微伏，信号强 时可达几百毫伏，最强信号和最弱信号相差可达几十分贝。这个变化范围称为接 收机的动态范围。 影响接收机输入信号的因素很多，例如：发射台功率的大小、接收机离发射 台距离的远近、信号在传播过程中传播条件的变化(如电离层和对流层的骚动、天
自动增益控制放大器（AGC）设计 摘要：本设计以程控增益调整放大器AD603为核心，通过单片机MSP430控制各模块，实现电压增益连续可调，输出电压基本恒定。系统由5个模块组成：前级缓冲模块，电压增益调整模块，峰值检测模块，后级输出缓冲模块，控制与显示模块。将输入信号经前级缓冲电路输入给程控增益调整放大器AD603，将信号放大输出，通过峰值检测电路检测输出信号，并送给单片机AD采样，与理想输出信号数值进行比较，若有多偏差，则通过调整对AD603的增益控制电压，来调整放大倍数，从而实现输出信号的稳定。整个设计使用负反馈原理，实现了自动增益的控制。 关键字：AD603 MSP430 峰值检测自动增益控制 一、方案设计与论证 1.1整体方案 方案一：采用纯硬件电路实现，由AD603和运放构成的电压比较器和减法电路实现。把实际电压与理论电压的差值通过适当幅值和极性的处理，作为AD603的控制信号，从而实现放大倍数的自动调整，实现输出电压恒定。 优点：该方案理论简单，制作起来也相对容易，只有硬件电路。 缺点：理论低端，精度不够，没有创新，通用性不好。 方案二：采用AD603和单片机结合，通过单片机对输出信号AD采样并转化为数字量，与理论输出电压值进行比较，得到差值转换为控制电压，通过DA转化，对程控增益放大器AD603的放大倍数惊醒调整，从而实现输出电压的恒定。 优点：该方案控制精确，自动控制速度快，系统可移植性强，功能改变和增加容易，对后期改善和提升电路性能有益。 缺点：需要软硬件配合，系统稍复杂。 通过对两个方案的综合对比，我们选用方案二。 1.2控制模块 方案一：采用MCS-51。Intel公司的MCS-51的发展已经有比较长的时间，以其典型的结构、完善的总线、SFR的集中管理模式、位操作系统和面向控制功能的丰富的指令系统，为单片机的发展奠定了良好的基础，应用比较广泛，各种技术都比较成熟。 MCS-51优点是控制简单，二缺点也明显因为资源有限，功能实现有困难，而
1.绪论 1.1自动增益控制简介 使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法。实现这种功能的电路简称AGC环。AGC环是闭环电子电路，是一个负反馈系统，它可以分成增益受控放大电路和控制电压形成电路两部分。增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随控制电压而改变。控制电压形成电路的基本部件是AGC 检波器和低通平滑滤波器，有时也包含门电路和直流放大器等部件。放大电路的输出信号u0 经检波并经滤波器滤除低频调制分量和噪声后，产生用以控制增益受控放大器的电压uc 。当输入信号ui增大时，u0和uc亦随之增大。 uc 增大使放大电路的增益下降，从而使输出信号的变化量显著小于输入信号的变化量，达到自动增益控制的目的。放大电路增益的控制方法有：①改变晶体管的直流工作状态，以改变晶体管的电流放大系数β。②在放大器各级间插入电控衰减器。③用电控可变电阻作放大器负载等。AGC电路广泛用于各种接收机、录音机和测量仪器中，它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内，因而也称自动电平控制；用于话音放大器或收音机时，称为自动音量控制器。AGC有两种控制方式：一种是利用增加AGC电压的方式来减小增益的方式叫正向AGC，一种是利用减小AGC电压的方式来减小增益的方式叫反向AGC .正向AGC 控制能力强，所需控制功率大被控放大级工作点变动范围大，放大器两端阻抗变化也大；反向AGC所需控制功率小，控制范围也小。AGC——Automatic Gain Control的缩写。所有摄象机都有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄象机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。 1.2设计目的 加深对模拟电路、数字逻辑电路、通信电子线路等相关课程理论知识的理解与工程实际运用，掌握电子系统设计的基本方法和一般规则，培养学生的创新思维能力和综合应
电气控制设计例题 1.一运料小车由一台笼型异步电动机拖动，要求：（1）小车运料到位自动停车；（2）延时一定时间后自动返回；（3）回到原位自动停车。试画出控制电路。并说明工作原理。 工作原理：QS+ —SB2 —KM1+ —M转动，到位压下SQ1 —M停转，KT+ —延时到一KM2+ —M反转一到位压下SQ2，M 停。 2.设计一个电气控制线路，要求第一台电机起动后，第二台电机才能起动；第二台电机停止后，第一台电机才能停止。 3.设计一电气控制线路，要求第一台电动机起动10s后，第二台电动机自行起动，运行5s后，第一台电动机停止并同时使第三台电动机起动。再运行15s,第一台电机停止。
Khlu KTi KT J KM I KT J KT FU] 4. 画出一种实现电动机点动控制及连续运转控制的控制线路 。 5. 设计一电气控制线路。有一台三级皮带运输机，分别由M1、M2、 M3 三台电动机拖动。其动作要求如下： 1） 起动时要求按 M1M2M3顺序起动 2） 停车时要求按M3M2M1顺序停车 3） 上述动作要求有一定时间间隔。 FUi FR * fiEi E KMi KT A KTj L KT I ￡
A b w KMJ KM2 KM3 6.为两台异步电动机设计一个控制线路，其要求如下: 1）两台电动机互不影响地独立操作。 2）能同时控制两台电动机的起动和停止。 3）当一台电动机发生过载时，两台电动机均停止。 7、某水泵由一台三相笼型异步电动机拖动，按下列要求设计电气 控制电路： 1）米用Y-△减压起动； 2）三处控制电动机的起动和停止； 3）要有必要的保护环节。
2014年江苏省大学生电子设计竞赛 设计报告 参赛题目：自动增益控制放大器 日期：二〇一四年八月十二日 至二〇一四年八月十五日
自动增益控制放大器（AGC）设计 摘要：自动增益控制(AGC)电路广泛地应用于现代电子设备中，本系统设计一款AGC控制放大器。整个系统以VCA810作为核心压控放大模块，以TI公司的MSP430 5438A型单片机作为微控制器，以继电器实现输入信号量程切换，以AD637型模块作为检波电路实现信号和噪声的检测、以计数器实现频率的测量，以ADS1118型A/D芯片和DAC124S085型D/A芯片分别实现模数和数模转换，基于TDA2030A实现音频功放电路，采用线性电源给系统供电。主要工作原理为，输入信号通过量程切换后进入压控放大模块或压控衰减电路，经A/D采样，输入至微控制器判断信号大小，据此控制开关电路进行量程分档，并输出控制信号至自动增益控制电路，以实现可控电平恒定输出。 经系统测试，设计要求的各项功能均达到，性能指标良好。当输入信号幅度在10mV~ 5V之间时，输出电压保持在2V 0.2V内。能够在1V~ 3V范围内步进式调节放大器输出幅度，步距为0.2V。 关键字：AGC放大器压控放大器噪声检测有效值检波 一、方案设计与论证 二、1.1整体方案 方案一：采用纯硬件电路实现，由VC810和运放构成的电压比较器和减法电路实现。把实际电压与理论电压的差值通过适当幅值和极性的处理，作为VC810的控制信号，从而实现放大倍数的自动调整，实现输出电压恒定。 优点：该方案理论简单，制作起来也相对容易，只有硬件电路。 缺点：稳定性差，精度不够，没有创新，通用性不好。 方案二：采用VCA810和430单片机结合，通过单片机对输出信号AD采样并转化为数字量，与理论输出电压值进行比较，得到差值转换为控制电压，通过DA转化，对程控增益放大器VCA810的放大倍数惊醒调整，从而实现输出电压的恒定。 优点：该方案控制精确，自动控制速度快，系统可移植性强，功能改变和增加容易，对后期改善和提升电路性能有益。 缺点：需要软硬件配合，系统稍复杂。
电气控制技术项目教程——项目17 河北承德技师学院 李凤梅
项目十七电气控制电路设计与测绘 学习目标 知识目标： 熟悉电气控制电路设计的基本原则、方法。 掌握电气控制电路的测绘方法。 技能目标： 能设计简单生产机械的电气控制电路。 能对生产设备的电气控制电路进行测绘。
任务一电气控制电路的设计原则 一、电气控制电路的设计原则 1．最大限度满足生产设备对电气控制电路的控制要求和保护要求。 2 ．在满足生产工艺要求的前提下，力求电路简单、经济、 合理。 3 ．保证控制的安全性和可靠性。 4 ．操作和维修方便。 你知道电路设计 是根据什么原则 进行的吗？
二、电气控制电路的设计内容1．确定电力拖动方案和控制方案。 2．选择拖动电动机的结构形式、 型号和容量。 3．设计电气控制系统原理图。 4．绘制电气安装位置图、电气系统互连图。 5．设计和选择电气设备元器件，并列出电器元件明细表。 6．编写电气控制系统工作原理和使用说明书。 你知道电 路设计的 内容有哪 些吗？任务一电气控制电路的设计原则
三、电气控制电路的设计方法 常用的电气控制电路的设计方法有： 经验设计法 逻辑分析设计法(逻辑设计法) 经验设计法是根据生产工艺的要求去选择适当的基本控制环节或经过考验成熟的电路，按各部分的联锁条件组合起来并加以补充和修改，综合成满足控制要求的完整电路。 经验设计法——一般设计简单电路经常使用 逻辑分析设计法，是根据生产工艺的要求，利用逻辑代数来分析、化简、设计电路的方法。 逻辑分析设计法———一般设计较复杂电路使用一般技术人员常用经验设计法 任务一电气控制电路的设计原则
2012年TI杯上海赛区竞赛题目 可控增益放大器 1、任务 基于乘法器型DAC或压控增益放大器设计一个可控增益放大器，并将其用于自动增益控制器中。 2、基本要求: 设计一个负载为1K欧姆的可控增益放大器，可控增益放大器的放大倍数从1至128倍可调；通过按键短按，控制步进为4倍循环（1，4，16，64，128，1，…）；（1）输入信号为频率为1KHz，200mVpp的正弦信号时，在所有增益条件下： a.增益精度高于1％； b.无明显波形失真； （2）输入一个1KHz，200mVpp的方波，在所有增益条件下， a. 输出方波没有形态失真（输出变为三角波/正弦波，或有寄生振荡频率）； b. 输出方波的过冲不超过5％； c. 输出方波的上升到90％的上升时间应小于80uS; （3）制作一个100mV的直流电平（用万用表测量），做为可控增益放大器的输入，在增益为128倍时： a. 用万用表测量得到的输出电压误差不超过1％； b. 用示波器测量得到的电压纹波不大于1％； 3、发挥要求: （1）基于基本部分的可控增益放大器，设计一个自动增益控制器。长按按键可进入（LED亮）或退出（LED灭）自动增益控制器功能，当向可控增益放大器输入1KHz，200mVpp－2Vpp间变化的正弦信号或其他波形信号时： a.输出波形稳定在0.5Vpp，幅度精度为1％；
b.频率和波形不变； c.响应时间小于1s；并尽可能提高响应速度； （2）将输入信号扩展为1KHz，20mVpp – 20Vpp间变化的正弦信号或其他波形信号时，完成自动增益控制功能： a.输出波形稳定在0.5Vpp，幅度精度为1％； b.频率和波形不变； c.响应时间小于1s；并尽可能提高响应速度； d.在自动增益控制模式下，通过按键短按，输出信号的幅度可以在 0.5Vpp，1Vpp和2Vpp间切换； （4）减少器件使用的数量，降低成本； 5、说明 所有放大器的供电由实验室台式电源提供，供电电压自由选择；MSP430和乘法器型DAC的供电电源由运放供电电压转换后获取，可利用Launchpad上的线性稳压器（测试时不得挂USB数据线），注意调试时可能和Launchpad 上的USB 供电冲突。
自动增益控制（AGC）电路的设 计与实现 实验报告 姓名：________________________________________ 班级：_______________________________ 班内序号：______________________________ 学号：________________________________
一、课题名称 自动增益控制（AGC）电路的设计与实现 二、实验摘要 自动增益控制电路的功能是在输入信号幅度变化较大时，能使输出信号幅度稳定不变或限制在一个很小范围内变化的特殊功能电路，简称为AGC 电路。本实验采用短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，简单有效地实现AGC功能。 关键词 自动增益电压跟随器反馈 三、设计任务要求 1、基本要求： 设计实现一个AGC电路，设计指标以及给定条件为：输入信号0.5～50mVrms；输出信号：0.5～1.5Vrms；信号带宽：100～5KHz；设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL软件绘制完整的电路原理图（SCH）及印制电路板图（PCB）。 2、提高要求： 1）设计一种采用其他方式的AGC电路； 2）采用麦克风作为输入，8Ω喇叭作为输出的完整音频系统。 3、探究要求： 1）如何设计具有更宽输入电压范围的AGC电路； 2）测试AGC电路中的总谐波失真（THD）及如何有效的降低THD。 四、设计思路、总体结构框图 AGC电路的实现有反馈控制、前馈控制和混合控制等三种，典型的反馈控制AGC由可变增益放大器（VGA）以及检波整流控制组成，本实验中电路采用了短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，从而简单而有效的实现AGC功能。 可变分压器由一个固定电阻R1和一个可变电阻构成，控制信号的交流振幅。可变电阻采用基极-集电极短路方式的双极性晶体管微分电阻实现为改变Q1电阻，可从一个由电压源Vreg和大阻值电阻R2组成的直流源直接向短路晶体管注入电流。为防止R2影响电路的交流电压传输特性。R2的阻值必须远大于R1.。
增益可控射频放大器 一、系统方案 1、方案分析与比较 方案1：以高增益精度的压控VGA芯片AD603作为核心放大器，但频率再高时，效果很不理想，并且在级联时，很容易产生自激现象。 方案2:采用宽带可变增益FET放大电路，其缺点是增益步进控制难以实现，高频时频率的稳定性不好，在75MHz~108MHZ增益起伏较大，不能满足要求。 方案3：采用射频放大器AD8321+衰减器HMC472+放大器AD809的形式。第一级为AD8321三级级联，使增益倍数达到52dB。考虑到输入信号为高频信号，随着频率增加，幅度衰减增大，所以第二级加上可设置分贝衰减器，衰减器随着频率升高衰减效果明显，通过这样的方式使输出幅度稳定。但考虑实际拟合后，增益会稍微下降，最后通过第三级放大器将增益值稳定至输入增益。AD8321是一款低成本、数字控制式可变增益放大器，所需输出增益由8比特串行字决定，方便STM32程控，输出增益范围为-27.4dB~26dB，增益变化为0.75 dB/LSB。具有极低输出噪声电平，上行带宽高达235 MHz(最小增益)，符合题目200MHz要求。 综上考虑，AD8321具有频带宽、噪声低、增益可编程，易于与STM32进行串行通信等优点，选用方案3。 2、系统整体设计 根据题目要求，本系统主要由：键盘控制，液晶显示、语音播报模块，三级AD8321级联，衰减器，第二级放大模块，滤波器电路，电压转换电路组成。总体设计框图如图一所示：
图一 二、理论分析与计算 1、射频放大器设计 按照本设计要求，带宽为40MHz~200MHz ，电压增益为52dB 。所以采用AD8321三级级联的方式。8321最大增益为26dB ，理论上总增益=26+26+26=78dB ，符合设计要求。并且阻抗之间已经匹配，级联时无需额外电阻网络。为了防止高频走线间干扰，采用贴片式电路，原理图是根据器件手册的应用电路来设计。 2、频带内增益起伏控制 造成通频带内增益起伏的原因有很多，包括带内波动、运放幅频响应不平坦及供电电源电压不稳等，为了降低增益波动，在三级放大输出加上衰减器，利用衰减器HMC472随着频率增高衰减效果明显的特性，使频带内增益起伏得到控制。对幅度衰减特性进行补偿，最后再加一级AD809，将增益稳定。 3、射频放大器稳定性 由于本系统的处理对象是高频信号，所以整个系统对噪声的处理要求很高才能保证射频放大器的稳定性。噪声来源包括：电源、外界环境、级间干扰，以及走线间相互干扰等。针对不同的噪声，采用了不同的处理措施： （1）电源干扰：使用电感、电容构成滤波电路，能有效滤除纹波。在每个运放的电源引脚并联去耦电容。 （2）外界环境干扰，为了防止外界干扰，可以将电源线和地线加宽，并且在制PCB 板时加以覆铜；对自动增益级及功率放大级增加屏蔽罩，提高其抗干扰性能。 （3）级间干扰，各级之间，采用了高低频电容来滤除高低频噪声。 DC-DC （9V ） DC-DC （5V ） AD8321 AD8321 AD8321 STM32 液晶显示 键盘 直流稳压电源 输入 输出 语音播报 AD809 滤波器 衰减器
吉首大学信息科学与工程学院 课程设计报告书 课程单片机课程设计 课题：自动增益控制放大器 姓名： 学号： 专业： 年级： 指导教师： 基地指导教师： 2014 年11 月
一、项目介绍与设计目的 （1）此为2014年湖南电子设计大赛C题的设计报告，要求为： 一、基础部分 1、输入一个电压为0.01-0.03V的直流电压（峰值），要求输出电压为10V（峰值） 2、输入一个电压为0.1V的直流电压（峰值），要求输出电压为10V（峰值） 3、输入一个电压为10V的直流电压（峰值），要求输出电压为10V（峰值） 二、提高部分 1、输入一个电压为0.01-0.03V的交流电压（峰值），要求输出电压为10V（峰值） 2、输入一个电压为0.1V的交流电压（峰值），要求输出电压为10V（峰值） 3、输入一个电压为10V的交流电压（峰值），要求输出电压为10V（峰值） （2）目的在于培养我们的实践创新意识与基本能力、团队协作的人文精神和理论联系实际的学风；有助于我们工程实践素质的培养、提高我们针对实际问题进行电子设计制作的能力。
二、设计方案 1．项目环境要求 基于MSP430单片机 2．项目功能模块 1、放大电路： 考虑到负载电阻为10Ω，输出值要等于10V，所以电压仍需放大，第1部分为输入缓冲和固定增益放大模块，运放搭建电压跟随器作为输入缓冲，同时提高输入阻抗，固定增益放大部分将输入的微弱信号放大到适合后级处理的电压范围，前级放大将小信号放大50倍。VCA810增益控制电路增益后达不到所需要求，所以在后又加了一个放大电路图一为前级放大电路，图二为后级放大电路 图一 图二 2、压控增益电路 可控增益调节部分我们使用压控增益放大器 VCA810，VCA810 在宽频带工作模式下，增益控制范围为-40dB～+40dB ，且控制电压与增益dB 数成线性关系，满足设计要求。其中 1 脚为了匹配输入阻抗并接了50?的电阻，8 脚接25?的偏置电阻，其中 5 脚接 500?的负载电阻.......如图所示。
实验报告 自动增益控制电路的设计 XXXXXX学院 班级：XX班 姓名：XXX 学号：XXXXX 班内序号：XX
一、课题名称 自动增益控制电路的设计与实现 二、实验内容 设计和实现一种自动增益控制(AGC)电路,当音频输入信号在40dB 的变化范围内，输出信号的幅度变化不超过5dB。 三、项目背景 自动增益控制(Automatic Gain Control, AGC)电路使放大电路的增益自动地随信号强 度而调整的自动控制方法，实现这种功能的电路简称AGC 电路，该电路广泛应用于广播电视、无线通信、光纤通信、传感器处理电路等。 四、实验目的 1、了解AGC 电路的原理及其应用。 2、掌握AGC 电路的一种设计及实现方法。 3、提高独立设计电路和验证实验的能力。 五、实验要求 1.基本要求 1）设计实现一个AGC 电路，设计指标以及给定条件为： ●输入信号：0.5~50mVrms； ●输出信号：0.5~1.5Vrms； ●信号带宽：100~5KHz； 2）设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL 软件绘制完整的电路原理图（SCH）及印制电路板图（PCB）。 2.提高要求 1）设计一种采用其它方式的AGC电路； 2）采用麦克风作为输入，8Ω喇叭输出的完整音频系统。 3）如何设计具有更宽输入电压范围的AGC电路； 4）测试AGC电路中的总谐波失真（THD）及如何有效降低THD。 3.提交电子版的材料 1）采用PROTEL软件绘制的的电路原理图（SCH）及印制电路板图（PCB）； 2）采用PSPICE软件进行仿真的波形。 4.各级仿真波形输出
六、设计思路 1、电路结构框图 在处理输入的模拟信号时，经常会遇到通信信道或传感器衰减强度大幅变化的情况； 另外，在其他应用中，如监控系统中的多个相同传感器返回的信号中，频谱结 构和动态范围大体相似，而最大波幅却相差很多。此时，可以使用带自动增益控制 的自适应前置放大器，使其增益应能随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。 AGC电路的实现有反馈控制、前馈控制和混合控制等三种，典型的反馈控制AGC由可变增 益放大器（VGA）以及检波整流控制组成，如图1所示： 图1 反馈式AGC 本实验电路使用一个短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，从而相对简单而 有效实现预通道AGC的功能（如图2）。可变分压器由一个固定电阻R1和一个可变电阻构成，控制信号的交流振幅。可变电阻采用基极-集电极短路方式的双极性晶体管微分电阻实现为改变Q1电阻，可从一个由电压源Vreg和大阻值电阻R2组成的直流源直接向短路晶体管注入电流。为防止R2影响电路的交流电压传输特性。R2的 阻值必须远大于R1。