电子电路综合设计实验7.5 自动增益控制电路的设计
实验报告
学院：信息与通信工程学院
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一．课题名称：自动增益控制电路的设计
二．摘要
在处理输入模拟信号时，经常会遇到通信信道或传感器衰减强度大幅变化的情况。针对此问题，可以采用自动增益控制（AGC）的自适应前置放大器，使增益能够随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。AGC电路实现有反馈控制、前馈控制和混合控制三种，本实验采用了短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，控制输入信号在0.5mV~50Vrms范围（40dB范围内），使输出信号在0.5~1.5Vrms，即输出电压变化不超过5dB，信号带宽100~5KHz，从而简单有效地实现了AGC的功能。
关键词：自动增益控制、直流耦合互补级
三．设计任务要求
1.基本要求：
设计一个AGC电路，要求设计指标以及给定条件如下：
（1）电源电压：9V
(2)输入信号电压：0.5～50mVrms；
（3）输出信号：0.5～1.5Vrms；
（4）信号带宽：100～5KHz。
（5）设计该电路的电源电路（不要求实际搭建）
2.提高要求：
设计一种采用其他方式的AGC电路。
四．设计思路、总体结构框图
1.设计思路
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，如图1。
图1-反馈式AGC
如图2，可变分压器由一个固定电阻R
1
和一个可变电阻构成，控制信号的交流振幅。可变电阻由采用基极—集电极短路方式的双极晶体管微分电阻实现，为
改变Q
1的电阻，可从一个有电压源V
2
和大阻值电阻R
2
组成的电流源直接向短路
晶体管注入电流。为防止R
2影响电路的交流电压传输特性，R
2
的阻值必须远大于
R
1
。
图 2 由短路三极管构成的衰减器电路
对于输入Q1集电极的正电流的所有可用值，Q1的集电极－发射极饱和电压小于它的基极－发射极阈值电压，于是晶体管工作在有效状态，其VI特性曲线如图2所示。可以看出，短路晶体管的微分电阻与流过的直流电流成反比，即器件的微分电导直接与电流成正比。在工作状态下，共射极连接的双极型晶体管的电流放大系数一般在100或100以上，在相当大的电流范围内，微分电阻都正确地遵守这一规则。图中所示的晶体管至少可以在五个十倍程范围内控制微分电阻，即控制幅度超过100dB。
2.电路结构框图
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，如图3.
图3
五.分块电路和总体电路的设计（含电路图）
1.分块电路
1）驱动缓冲级
其设计电路图如图4所示，当输入信号V IN驱动缓冲极Q1时，组成基极集电极输出的共射电路，它的非旁路射极电阻R3有四个作用：
①它将Q1的微分输出电阻提高到接近公式（1）所示的值。该电路中
的阻值几乎可以唯一地确定这个输出电的微分输出电阻增加很多，使R
4
阻。
R D1≈r be+(1+βr ce/r be)(R3//r be) （1）
②由于R3未旁路，使Q1电压增益降低至：
A Q1=－βR4/〔r be+(1+β)R3〕≈－R4/ R3 (2)
有助于Q1集电极电流－电压驱动的线性
③如公式（2）所示，未旁路的R
3
响应。
④Q1的基极微分输入电阻升至R dBASE=r be+(1+β)R3，与只有r be相比，它
远远大于Q1的瞬时工作点，并且对其依赖性较低。
实验测试得晶体管Q1放大倍数很小，起到稳定输入的缓冲作用。
图 4 驱动缓冲级电路
2）直流耦合互补级联放大部分
电路图如图5所示；
图中晶体管Q2为NPN管，Q3为PNP管，将Q2的集电极与Q3的基极相连，两个管子实现共射—共射放大，利用直流耦合构成互补放大器，为电路提供大部分电压增益。
图 5 直流耦合互补级联放大电路
3）自动增益控制部分电路（AGC）
电路图如图6所示，其中R4构成可变衰减器的固定电阻，类似于图2中的电阻R1，而Q6构成衰减器的可变电阻部分， Q5为Q6提供集电极驱动电流，Q5的共射极结构只需要很少的基极电流，而射极电流流入Q6集电极，由于可变电阻的阻值与其流过的电流成反比，可改变电阻值。
因为电阻R17与C6并联，由于有二极管D1、D2单向导通作用，C6只能通过R17放电，故R17决定了AGC的释放时间。在实际中，R17阻值可以选得大一的，延长AGC释放时间，方便观察。
电阻R19用于限制通过Q5和Q6的最大直流控制电流。
D1和D2构成一个倍压整流器，从输出级Q4提取信号的一部分，为Q5生成控制电压。这种构置可以容纳非对称信号波形的两极性的大峰值振幅。
电阻R15决定了AGC的开始时间。若与C6组合的R15过小，则使反馈传输函数产生极点，导致不稳定。
反馈原理：反馈电路在Q4发射极进行电压取样，另一端接C3后面，在输入中电路进行电流相加，由瞬时极性法可判断该反馈类型为电压并联负反馈。即当输入信号增大时，输出电流也增大，Q6的微分电阻就会跟这变小，由于负反馈的作用，输入信号就会变小，导致输出减小，最终实现了输出信号基本稳定。反之亦然，从而实现自动增益控制功能。
图 6 自动增益控制电路
2.总体电路
总体电路图如下：
当输入信号为0.5～50mVrms（40dB动态范围），信号带宽为100Hz～5KHz，使输出信号在0.5～1.5Vrms（变化不超过5dB）内。并且，正弦输入信号从0.5至50mVrms的步长变化时的AGC开始时间约为0.3s，从50mVrms到0.5mVrms的AGC释放时间约为100s。
图7 总体电路图
六．实现功能说明
1）自动增益控制功能的实现
实验方法：先保持恒定的信号频率，将输入信号的有效值从0.5mV逐渐提高到50mV，用示波器记录输入输出波形，用交流毫伏表测量输入输出有效值。
再改变信号频率，使信号频率在100HZ至5000HZ之间变化。
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0.5mVrms变化到50mVrms时，输出大约只是从685mVrms变化到840mVrms，输入变化了100倍，而输出仅增大了1.2倍，符合设计的要求。
扩展：经过实验发现，输入信号的幅度和频率在0.4mv,100HZ至
图9 采用其他方式的AGC电路
如图所示为由VCA610与运放OPA680构成的AGC电路，即自动增益控制电路。该电路用运放OPA680来反馈输出电压Vo。二极管、电容C H及电阻R3构成峰值检波器，对输出信号的正峰值进行检波，在C H上产生反映输出电压峰值的控制电压送到增益控制端Vc，当输出电压Vo的正峰值高于参考电压V R时，VCA610的增益下降，从而保证输出电压在一定的线性范围内，即为常数1000：1。 R1、R2的分压值影响二极管的导通，配合R3、C H的时间常数，决定了正确的AGC起控点，自动增益控制范围为60dB。R4、Cc用于OPA680反馈回路的相位补偿。
七.故障及问题分析
本实验的AGC电路较为复杂，在搭建电路时必须细心耐心，第一次搭建完成后，没有波形输出，排线也较为凌乱，第二次开始搭建电路时，我先采用逐级搭建的方法，即按照驱动缓冲电路、级联放大电路、AGC反馈电路的顺序进行，发现了第一次搭建时用错了电容。并逐级测试Q1、Q2、Q3、Q4的输出波形，在坐标纸上记录下波形。然而联调时仍没有正确的波形输出，遂逐一检查电路，发现是将各个部分联合时，未对加了Vcc之后的电阻位置进行调整所导致的。经过三次调整，终于输出了合理的波形。
八.总结和结论
在此次实验中，我初步了解了AGC自动增益的原理，在设计、搭建电路的同时也巩固了我以前学过的知识，提高了综合运用能力和动手能力。在实验中，进一步熟悉了multisim仿真软件的使用，熟悉了实验室中各种仪器的使用和调试，也学会了检查和分析电路中出现问题的原因，并且通过自己的思考找到了解决方法。
最重要的是这次实验是对我的耐心和细心程度的一次考验，使我受益匪浅。
九.所用元件及测试仪表清单
十二、参考文献
[1]《电子电路综合设计实验教程》北京邮电大学电路实验中心
[2]《电子电路基础》刘宝玲主编高等教育出版社
推荐给朋友打印 一种性能优良结构简单的AGC 电路 文／王剑锐常世昌 许多应用类电子装置中都需要自动增益控制电路。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。 AGC 电路的基本原理是随着输入信号幅度的变化产生一个相应变化的直流电压(AGC 电压) ，利用这一电压去控制一种可变增益放大器的放大倍数( 或者控制一种可变衰减电路的衰减量) ：当输入信号幅度较大时AGC 电压控制可变增益放大器的放大倍数减小( 或者增大可变衰减电路衰减量) ，当输入信号幅度较小时AGC 电压控制可变增益放大器的放大倍数增加( 或者减小可变衰减电路衰减量) 。显然，这种自动增益控制可以达到输出信号幅度基本稳定的目的。 增益可调的运算放大器( 如AD603) 常被用在AGC 电路中，但是这一类器件不仅价格高，而且市面上难以买到。经过多次试验，笔者使用普通元件设计出了一种成本低廉、性能优良、结构简单的AGC 电路。原理见图 1 。 图 1 中，输入信号经电阻R1 、R2 分压后送往运放F1 的同相输入端，二极管VD 对运放F1 的输出信号整流后，经过一个π形滤波电路得到一个负向的AGC 电压，这一电压经运放F2 放大后送往场效应管3DJ6 的栅极。 当输入信号的幅值较大时，相应地得到了较大的AGC 电压，运放F2 输出较大的负压至场效应管 3DJ6 的栅极，增大了场效应管3DJ6 的源漏极间的电阻，从而减小了运放F1 的放大倍数{ 输入信号的幅度进一步加大时，场效应管3DJ6 的源漏极间的电阻也会进一步加大，使运放F1 的放大倍数进一步减小……直至场效应管3DJ6 的源漏极被完全夹断，这时运放F1 失去放大能力成了电
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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
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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
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三、设计说明 1)系统说明 本系统以AD603为核心芯片，2片AD603级联，控制器采用32位的STM32作为主控芯片。因为AD603的输入电压不超过2V，所以先对输入信号进行5倍的衰减，然后送入AD603的输入端。同时，对输入信号进行幅值与频率的采样，将输入信号通过峰值检波电路得出幅值送入ADC采样，显示出幅值。因为信号含有负电压，所以利用加法器将输入信号提高，送入ADC采样得出频率，通过频谱显示出来。输出信号的采集也与输入信号相同。 AD603的增益与控制电压关系满足G(dB)=80Vg+20，同时它的输出电压最大不超过2V，我们设定AD603最大增益时输出1.5V，后级加一个固定放大倍数为2的功放，同时可实现功率的放大。通过上面的公式可求出稳定在2V或者1~3V内步进可调时的控制电压，进而求出增益。同时，我们加入闭环反馈系统，通过检测实际输出电压与预设值的比较，来自动调整增益，达到稳定输出电压的作用。 后级功率放大采用集成功放，同时可放大电压。运用集成运放电路简单同时带负载能力强。在AD603的前级与功放前级加入电压跟随器，一是用作输入缓冲，二是起到前后级隔离，减小干扰。 2）模块说明 分压电路 分压电路由一个4k与一个1k精密电阻构成，将输入信号衰减5倍，输入信号幅值变为2mV~1V，这样输入信号小于AD603的最大输入电压，可以将输入信号送入AD603。 检波电路 检波电路采用精密整流，运用TL062运放搭建，通过电容的充放电以及二极管反向截止的特点达到输出一直为峰值的目的。 加法器电路 因为输入信号有正有负，当处于负半轴时，ADC无法进行频率采样，所以将信号整体抬高，使得完全处于正半轴，从而可以测量。 自动增益电路 自动增益控制放大器采用AD603作为程控增益芯片，由2片AD603级联。总增益控制范围为84 .28dB ( 4 .2 1 4 x 2)。在级联应用中, 有两种增益控制连接方式, 即顺序控制方式和并联控制方式。我们采取并联控制方式。 两片AD603 级联的并联控制方式是将两级的正增益控制输入端（GPOS）以并联形式由一个正电压Vc驱动, 而两级的负增益控制输人端(GNEG) 以并联形式加一个稳定的电压, 即VG1=VG2, 于是两级的增益同步变化,并联控制方式在线性范围内的控制能力为80dB/v, 即在较小的控制电压下便可获得较高的增益, 其总增益是单片AD603的两倍。其增益计算公式
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。
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.。
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
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。
3．1 一阶滤波器 一阶滤波器是最简单的电路，他们有20dB 每倍频的幅频特性3．1．1 低通滤波器 典型的低通滤波器如图十三所示。 图十三 3．1．2 高通滤波器 典型的高通滤波器如图十四所示。
图十四 3．1．3 文氏滤波器 文氏滤波器对所有的频率都有相同的增益，但是它可以改变信号的相角，同时也用来做相角修正电路。图十五中的电路对频率是F 的信号有90 度的相移，对直流的相移是0度，对高频的相移是180度。 3．2 二阶滤波器 二阶滤波电路一般用他们的发明者命名。他们中的少数几个至今还在使用。有一些二阶滤波器的拓扑结构可以组成低通、高通、带通、带阻滤波器，有些则不行。这里没有列出所有的滤波器拓扑结构，只是将那些容易实现和便于调整的列了出来。 图十五(见图十七上) 二阶滤波器有40dB 每倍频的幅频特性。 通常的同一个拓扑结构组成的带通和带阻滤波器使用相同的元件来调整他们的Q 值，而且他们使滤波器在Butterworth 和Chebyshev 滤波器之间变化。必须要知道只有Butterworth 滤波器可以准确的计算出拐点频率，Chebyshev 和Bessell滤波器只能在Butterworth 滤波器的基础上做一些微调。 我们通常用的带通和带阻滤波器有非常高的Q 值。如果需要实现一个很宽的带通或者带阻滤波器就需要用高通滤波器和低通滤波器串连起来。对于带通滤波器的通过特性将是这两个滤波器的交叠部分，对于带阻滤波器的通过特性将是这两个滤波器的不重叠部分。
这里没有介绍反相 Chebyshev 和 Elliptic 滤波器，因为他们已经不属于电路集需要介绍的范围了。 不是所有的滤波器都可以产生我们所设想的结果――比如说滤波器在阻带的最后衰减幅度在多反馈滤波器中的会比在Sallen－Key 滤波器中的大。由于这些特性超出了电路图集的介绍范围，请大家到教科书上去寻找每种电路各自的优缺点。不过这里介绍的电路在不是很特殊的情况下使用，其结果都是可以接受的。 3．2．1 Sallen－Key滤波器 Sallen-Key 滤波器是一种流行的、广泛应用的二阶滤波器。他的成本很低，仅需要一个运放和四个无源器件组成。但是换成Butterworth 或Chebyshev 滤波器就不可能这么容易的调整了。请设计者参看参考条目【1】和参考条目【2】，那里介绍了各种拓扑的细节。 这个电路是一个单位增益的电路，改变Sallen－Key 滤波器的增益同时就改变了滤波器的幅频特性和类型。实际上Sallen－Key 滤波器就是增益为1的Butterworth 滤波器。 图十六(见图十七中) 3．2．2 多反馈滤波器 多反馈滤波器是一种通用，低成本以及容易实现的滤波器。不幸的是，设计时的计算有些复杂，在这里不作深入的介绍。请参看参考条目【1】中的对多反馈滤波器的细节介绍。如果需要的是一个单位增益的Butterworth 滤波器，那么这里的电路就可以给出一个近似的结果。
电子科技大学 课程设计报告 学生姓名：学号：指导教师： 一、课程名称：模拟电路基础 二、课程设计名称：自动增益控制电路 三、课程设计目的： 运用所学的模电知识，设计一个自动增益控制电路，输入电压为正弦波，当其幅值由于某种原因产生变化时，增益产生相应变化，使得输出电压幅值基本不变。 四、课程设计内容： 设计方案及原理框图： 这个电路的第一部分是模拟乘法器；第二部分是由1A，1R，2R和 R构成的同相比例运算电路，其输出为整个电路的输出；第三部分8
是由2A ，4R ，2D 构成的精密整流电阻；第四部分是由3A ，5R 和C 构成的有源滤波电路；第五部分是由4A ，6R 和7R 构成的差分放大电路。4A 的输出电压4O u 作为模拟乘法器的输入，与输出电压I u 相乘，因此引入了反馈，是一个闭环系统。 下面对各部分分别介绍: (1).模拟乘法器 根据所学知识，模拟乘法器的输出电压：04101U kU U kU U Y X == (2).同相比例放大器放大器输出电压为011201U R R U ?? ? ??+= 设43R R =,则精密电阻的输出电压有一下关系 当00>U 002=U ;当00自动增益控制放大器芯片引脚及功能
1.CD4051 1- A4 2- A6 3-Y 4-A7 5-A5 6-INH 7-VCC 8-VSS 9-C 10-B 11-A 12-A3 13-A0 14-A1 15-A2 16-VDD 用于:传输数字信号,或模拟信号从1路到8路或从8路到1路的开关切换. CD4051有A、B和C三个二进制控制输入端以及INH共4个输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰峰值至20V的模拟信号。例如，若VDD=+5V，VSS=0，VEE=-13.5V，则0～5V的数字信号可控制-13.5～4.5V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE 电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端=“1”时，所有的通道截止。只有当INH=0 时，三位二进制信号才可以选通8通道中的一个通道，连接该输入端至输出。其中VEE可以接负电压，也可以接地。当输入电压有负值时，VEE必须接负电压，其他时候可以接地。 CD4051引脚功能说明 引脚号符号功能 1 2 4 5 12 13 14 15 IN/OUT 输入/输出端 9 10 11 A B C 地址端 3 OUT/IN 公共输出/输入端 6 INH 禁止端 7 VEE 负电压端 8 Vss 数字信号接地端 16 VDD 电源+ 2真值表 输入状态接通通道 INH C B A 输出 0 0 0 0 “0” 0 0 0 1 “1” 0 0 1 0 “2” 0 0 1 1 “3” 0 1 0 0 “4”
0 1 0 1 “5” 0 1 1 0 “6” 0 1 1 1 “7” 1 x x x 均不接通 CD4051功能及使用概述: CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的 CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰－峰值达15V的交流号。例如，若模拟开关的供电电源VDD=＋5V，VSS=0V，当VEE=－5V时，只要对此模拟开关施加0～5V 的数字控制信号，就可控制幅度范围为－5V～＋5V的模拟信号。使用十六进制代码就可以对CD4051进行操作了。比如说P1=0X07，这样CD4051就选择的是7号（二进制111）通道了。 如果在八个通道输入一模拟量，在输出端将输出什么,输入什么是自己设定。 例如，若模拟开关的供电电源VDD=＋5V，VSS=0V，只要对此模拟开关施加0～5V的数字控制信号。这里,ABC数字控制信号就可以使用5V信号了,因为VDD是5v,里面控制部分就都是5V逻辑. 当VEE=－5V时，就可控制幅度范围为－5V～＋5V的模拟信号。 当Vee=-8V时,就可以可控制幅度范围为－8V～＋5V的模拟信号，Vee就是电子开关的8个输入端可以允许的信号范围下限，注意不要超过它的极限参数.峰－峰值达15V 。 2. DAC7811 参考资料 DAC7811为12位的DAC。使用一个有三线接口的双缓存器，合乎与SPI和大多数SDO接口标准。当运用复合器件时，通过接口SDO可以菊花链式连接；通过SDO口，用户可以回读DAC register的值。上电时，移位寄存器的值0，DAC 输出从0开始。外部输入参考电压决定电流的满额输出电流。当连接外部放大器后，反馈电阻可以提供温度跟踪和满额电压输出。 dac7811是10脚封装
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。
电子电路综合设计实验 7.5自动增益控制电路的设计 实验报告 学院：信息与通信工程学院 班级： 姓名： 学号： 班内序号： 1．课题名称：自动增益控制电路的设计 2．摘要 在处理输入模拟信号时，经常会遇到通信信道或传感器衰减强度大幅变化的情况。针对此问题，可以采用自动增益控制（AGC）的自适应前置放大器，使增益能够随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。AGC电路实现有反馈控制、前馈控制和混合控制三种，本实验采用了短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，控制输入信号在0.5mV~50Vrms范围（40dB范围内），使输出信号在0.5~1.5Vrms，即输出电压变化不超过5dB，信号带宽100~5KHz，从而简单有效地实现了AGC的功能。 关键词：自动增益控制、直流耦合互补级 3．设计任务要求 1.基本要求： 设计一个AGC电路，要求设计指标以及给定条件如下： （1）电源电压：9V (2输入信号电压：0.5～50mVrms； （3）输出信号：0.5～1.5Vrms；
（4）信号带宽：100～5KHz。 （5）设计该电路的电源电路（不要求实际搭建） 2.提高要求： 设计一种采用其他方式的AGC电路。 四．设计思路、总体结构框图 1.设计思路 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，如图1。 图1-反馈式AGC 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。可变电阻由采用基极—集电极短路方式的双极晶体管微分电阻实现，为改变Q1的电阻，可从一个有电压源V2和大阻值电阻R2组成的电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。 图 2 由短路三极管构成的衰减器电路
电子电路综合设计实验7.5 自动增益控制电路的设计 实验报告 学院：信息与通信工程学院 班级： 姓名： 学号： 班内序号：
一．课题名称：自动增益控制电路的设计 二．摘要 在处理输入模拟信号时，经常会遇到通信信道或传感器衰减强度大幅变化的情况。针对此问题，可以采用自动增益控制（AGC）的自适应前置放大器，使增益能够随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。AGC电路实现有反馈控制、前馈控制和混合控制三种，本实验采用了短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法，控制输入信号在0.5mV~50Vrms范围（40dB范围内），使输出信号在0.5~1.5Vrms，即输出电压变化不超过5dB，信号带宽100~5KHz，从而简单有效地实现了AGC的功能。 关键词：自动增益控制、直流耦合互补级 三．设计任务要求 1.基本要求： 设计一个AGC电路，要求设计指标以及给定条件如下： （1）电源电压：9V (2)输入信号电压：0.5～50mVrms； （3）输出信号：0.5～1.5Vrms； （4）信号带宽：100～5KHz。 （5）设计该电路的电源电路（不要求实际搭建） 2.提高要求： 设计一种采用其他方式的AGC电路。 四．设计思路、总体结构框图 1.设计思路 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，如图1。 图1-反馈式AGC
如图2，可变分压器由一个固定电阻R 1 和一个可变电阻构成，控制信号的交流振幅。可变电阻由采用基极—集电极短路方式的双极晶体管微分电阻实现，为 改变Q 1的电阻，可从一个有电压源V 2 和大阻值电阻R 2 组成的电流源直接向短路 晶体管注入电流。为防止R 2影响电路的交流电压传输特性，R 2 的阻值必须远大于 R 1 。 图 2 由短路三极管构成的衰减器电路 对于输入Q1集电极的正电流的所有可用值，Q1的集电极－发射极饱和电压小于它的基极－发射极阈值电压，于是晶体管工作在有效状态，其VI特性曲线如图2所示。可以看出，短路晶体管的微分电阻与流过的直流电流成反比，即器件的微分电导直接与电流成正比。在工作状态下，共射极连接的双极型晶体管的电流放大系数一般在100或100以上，在相当大的电流范围内，微分电阻都正确地遵守这一规则。图中所示的晶体管至少可以在五个十倍程范围内控制微分电阻，即控制幅度超过100dB。
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.。