通信电子电路课件第6章

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通信电子电路 第6章 反馈控制电路与频率合成
3、可控衰减器增益控制电路 、 可控衰减器是由二极管和电阻组成的分压电路，利用AGC电 压控制二极管导通电阻RD，从而改变分压比，达到对信号衰 减量的控制。 下图是用VD1 、VD2 和电阻R1 组成的可控衰减器，控制电压 UAGC应随输入信号Ui的增大而减小，才能实现控制。
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通过不断反馈调节使AGC控制过程稳定下来，得到稳定的 UAGC∞，最终得到稳定的接收通道输出电压Uo ∞，该值只能接 近Uo，而不等于Uo。也就是说，无论何种情况，通过环路不 断地循环反馈，使输出信号振幅保持基本不变或仅在较小范 围内变化，AGC控制电路是有误差的控制电路。 下图为带有AGC电路的接收通道框图： 图中的AGC检波器不同于 至解调器 高频 中频 混频器 包络检波器，AGC检波器 放大器 放大器 的输出反映的是载波电 压（直流）的变化， 直流 AGC 而不是包络的变化。直流放大 放大器 检波器 u 器输出的AGC控制电压控制接 收通道中的高频放大器和中频放大器，使其增益在强信号时 下降而弱信号时增加，达到AGC的目的。
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6.1 AGC和AFC 和 6.2 锁相环 锁相环PLL 6.3 锁相频率合成器 6.4直接数字频率合成器（DDS） 直接数字频率合成器（ 直接数字频率合成器 ）
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Uo
三、AGC控制电路类型 控制电路类型 1、简单AGC电路 在简单AGC电路里，参考电平Ur＝0， 无论输入信号振幅Ui大小如何， AGC的作用都会使增益K减小， 从而使输出信号振幅Uo减小。 简单AGC电路特性曲线 及框图如右图：
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基本概念
常用的反馈控制电路可分为以下三类： 自动增益控制（Automatic Gain Control，AGC） 自动频率控制（Automatic Frequency Control，AFC） 自动相位控制（Automatic Phase Control，APC） 其中自动相位控制电路又称为锁相环路（Phase Locked Loop， PLL），是GC电路的优点是线路简单，在实用电路里 不需要电压比较器；缺点是对微弱信号的接收很不利，因为 只要输入电压不为0，AGC就会起控制作用，所以只适用于 输入信号振幅较大的场合。
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U U o max − U o min 1 + o max 20 lg mo = 20 lg = 20 lg U o min U o min = 20 lg(1 + 0.3) ≈ 2.28(dB)
则接收机AGC系统的增益控制倍数为： nAGC =20lg(mi/mo)=20lg mi -20lg mo =62-2.28=59.72(dB) 所需AGC电路的级数为：N=59.72/20≈3
mi U i max U i min U o min U i min K v max = = = = n AGC mo U o max U o min U o max U i max K v min
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【例】某接收机输入信号振幅的动态范围是62dB，输出信号 振幅限定的变化范围为30%。若单级放大器的增益控制倍数 为20dB，问需要多少级AGC电路才能满足要求？ 【解】由题意可得：
RF T2 T1 Rc1 VD1 VD2 C3 R2
ui
uo
Rb1 Re1 Ce1 Re2 R1 UAGC C1 C2
-Vcc
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4、实用AGC系统 、实用 系统 下图是电视机中的AGC系统：由高频放大、三级中频放大、 视频检波、AGC检波和AGC放大等电路组成。 第一级延迟：当Ui超过某一定值Ui1后, 先对中放进行增益控 制，而高放增益不变；第二级延迟：当Ui超过另一定值Ui2后， 中放增益不再降低，而高放增益开始起控。 采用两级延迟AGC的优势在于当输入信号不是很大时，保持 高放级处于最大增 益，可使高放级输 出信噪比不降低， 有利于降低接收机 的总噪声系数。
r
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二、AGC电路的主要性能指标 电路的主要性能指标 1、动态范围 在给定输出信号幅值变化范围内，容许输入信号振幅的变化 越大，则表明AGC电路的动态范围越宽，性能越好。 输出动态范围：AGC电路限定的输出信号振幅最大值与最小 值之比，即mo=Uomax/Uomin； 输入动态范围：AGC电路容许的输入信号振幅最大值与最小 值之比 ，即mi=Uimax/Uimin 则nAGC是可控增益放大器的增益控制倍数：
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6.1 AGC和AFC 和
6.1.1自动增益控制 自动增益控制AGC 自动增益控制
一、AGC电路的组成 电路的组成 AGC电路使接收通道中的高放和中放电路在接收信号较弱时， 保持高增益；而接收信号较强时，使高放和中放的增益自动 降低，以保持输出信号强度基本不变。AGC电路的组成框图 如下图： 设可控增益放大器在 UAGC =0时（即不需控制时） 的输出电压幅度为Uo， 则当实际输出电压振幅偏离 Uo时，UAGC ≠0，就可控 制可控放大器的增益， 使输出电压向Uo靠近。
2、延迟AGC电路 在延迟AGC电路里有一个起控门限，即比较器参考电平Ur 。 它对应的输入信号振幅就是延迟AGC特性曲线中的Uimin。 当输入信号Ui小于Uimin时， 反馈环路断开，AGC不起作用， U 当输入信号Ui大于Uimax后， U AGC作用消失。 0 可见， Uimin与Uimax区间即为所容许 U U 的输入信号的动态范围， Uomin与Uomax区间即为对应的输出信号的动态范围。
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反向AGC：如果把静态工作点选在IEQ点，当IE﹤IEQ时， ︱yfe︱随IE减小而下降； 正向AGC：当IE﹥IEQ时，|yfe|随IE增加而下降。 反向AGC的优点是工作电流较小，对晶体管安全工作有利， 但工作范围较窄，而正向AGC正好相反。 正向AGC电路的缺点是，当工作电流IE变化时，晶体管输入 输出电阻、电容也会发生变化，因此将影响放大器的幅频特 性、相频特性和回路Q值。但由于电路简单，在一些要求不 太高的AGC电路中仍被广泛应用。
omax omin imin
Uo
imax
Ui
这种AGC电路由于需要延迟到Ui ＞Uimin之后才开始控制作用， 故称为延迟AGC，“延迟”二字不是指时间上的延迟。
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下图是延迟AGC的局部应用电路，图中VD 、R1 和C1 为AGC 检波器，R和C为低通滤波器，作为门限的延迟电压由Vcc 经 电阻分压后获得，晶体管集电极信号作为输入电压与延迟电 压叠加后送到AGC检波器。当输入电压小于延迟电压时，二 极管VD 不导通，AGC电压为零，AGC电路不起作用；当输 入电压大于延迟电压时，二极管VD开始导通，产生AGC电压， AGC电路起作用。
上式中，Kvmax是输入信号振幅最小时可控增益放大器的增益， 它表示AGC电路的最大增益；Kvmin是输入信号振幅最大时可 控增益放大器的增益，它表示AGC电路的最小增益。 显然，nAGC =mi/mo越大，表明AGC电路输入动态范围越大， 而输出动态范围越小，则AGC性能越佳，这就要求可控增益 放大器的增益控制倍数nAGC 尽可能大。nAGC 也可称为增益动 态范围，通常用分贝数表示。 2、响应时间 要求AGC电路的反应既要能跟得上输入信号振幅的变化速度， 又不会出现反调制现象，这就是响应时间特性。
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2、差分放大器发射极负反馈增益控制电路 、 右图为集成电路中常用的发射极负反馈 增益控制电路，三极管T1和T2组成差分放大器。 信号从T1和T2的两个基极双端输入， 从两个集电极双端输出。 控制信号UAGC从T3基极注入， 二极管VD1、VD2和电阻Re1、Re2构 成发射极负反馈电路，且电路对称。 二极管VD1、VD2导通与否取决 于Re1和Re2上的电压。 控制过程为： UAGC↑→Ic3↑→ID↑→RD↓→Re↓→Kv↑ 利用这种电路进行增益控制时，UAGC应该随Ui的增大而减小。
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三极管增益控制的典型电路（b） ： 图（b）中的AGC控制电压UAGC从基极注入，也为正电压， 与输入电压振幅Ui的变化方向相同，是正向AGC。 控制过程为： Ui↑→Uo↑→UAGC↑→Ube↑→IE↑→︱yfe↓→Kv↓→Uo↓