AGC自动控制增益电路
一种性能优良结构简单的AGC 电路
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压跟随器。
反之，当输入信号的幅值较小时，AGC 电压也很小，运放F2 输出也小，场效应管3DJ6 的源漏
极问的电阻很低，使运放Fl 得到较大的放大倍数，从而在F1 的输出端可以得到幅值较大的信号。
笔者在试验时，F1 、F2 采用了双运放电路LF412 ，使用－6V 和+6V 双电源工作，并采用了图 1 所示的元件参数搭建了电路。试验发现，当输入信号由200mV 逐渐增加到2 ．2V 时，运放F1 的输出信号都能基本稳定在400mV 。
试验电路的工作非常可靠，频率覆盖了整个音频频率。本电路的另一个特点是：由于在本电路的主信号回路中没有使用电容，电路的输出信号就没有产生相位的移动，这一特点对于某些基于相位的电子测量和电子控制装置来说，显得尤其重要。
如果需要在电路输出端得到较高幅值的信号，可以在运放F1 的输出端增加2 只电阻R11 和
R12 ，见图2 。调整电阻R11 和R12 的阻值，就能在F1 的输出端得到不同幅值的输出信号。
AGC电路工作原理及增益的分配和计算● AGC电路工作原理选用AD603作为主放大器，两片AD603采用顺序级联形式，充分发挥每一片AD603的增益控制功能。AGC检波由9018完成，9018同时送出AGC控制电压。完整的放大器及AGC电路如图2所示。
经两级AD603放大的信号，一路由J2送入下一级信号通道，另一路则由C10输入到9018用于AGC检波。9018的发射极PN结完成AGC检波，并由集电极经电容CAGC滤波后送出AGC控制电压VAGC。
输入信号增大时，9018的基极瞬时电流也增大，相应的集电极电流也跟着增大，从而R7两端的瞬时压降也增大，则集电极瞬时电压减小，经滤波后得到的VAGC也相应减小；同样，输入信号减小时，VAGC则会增大，即VAGC与输入信号的强度成反比，符合AGC电压反向控制要求。
根据实际设计应留有一定的余量。将第一片AD603的增益范围定为 -6～30dB，则相应的V12为-400～500mV，而其2脚已固定在5.5V，故1脚的控制电压即VAGC应为5.1～6V。第二片AD603的增益范围定为-10～24dB，则相应的V12为-500～350mV，而其2脚已固定在6.5V，故1脚的控制电压即VAGC应为6～6.85V，两片顺序级联后的总增益范围为-16～54dB，如图3所示。
图2：放大器及AGC电路
由以上分析可知，当AGC控制电压VAGC从5.1V到6.85V变化时，两级AD603的总增益将从-16dB 到54dB线性增加。现在需要做的是调整9018的工作点，使得当输入信号适当变化时，能够从9018的集电极取出从5.1V到6.85V变化的AGC控制电压VAGC。由图2可以看出，VAGC的大小取决于R7的阻值和集电极电流的大小。
在无信号输入时，调整9018的静态工作点，使9018发射极的PN结处于近似截止状态，并调整R7的阻值使得VAGC为6.85V，此时两级AD603的增益全部放开，即54dB；当有信号输入，但其信号强度尚不能使9018发射极的PN结导通时，AGC处于失控状态，输出信号将随着输入信号强度的增大而增大；当信号强度足以使9018发射极的PN结导通时，9018处于AGC检波状态，此时AGC开始起控，VAGC大约以25mV/dB的速率下降，直至下降到5.1V。对应的两级AD603的增益也开始逐渐从54dB下降到-16dB，先是第二级AD603的增益逐渐从24dB下降到-10dB，然后第一级AD603的增益也开始逐渐从30dB下降到-6dB。此时，AGC进入饱和点，输入信号强度再增大时，AGC已失去控制作用，输出信号又将随着输入信号强度的增大而增大。这就是AGC的整个控制过程，即随着输入信号强度的不断增大，AGC将历经失控、开始起控、进入饱和、再次失控的控制过程。
● AGC起控点与饱和点的选取和计算 AGC起控点与饱和点的选取应根据具体的应用来计算。假设要求信号经AGC放大后，其信号强度稳定在W(dBm)，AGC增益范围为Ga～Gb(dB)，则AGC起控点电平(dBm)为W-Gb；AGC饱和点电平(dBm)为W-Ga。在应用中，要求信号经两级AD603的放大后，其信号强度基本稳定在-10dBm，而AGC增益范围为-16～54dB，因此AGC起控点电平应为-10-54=-64(dBm)；AGC饱和点电平应为-10-(-16)=6(dBm)。故此AGC所能处理的信号的动态范围为-64～6dBm，共70dB。
AGC起控点的调整可通过改变R5的阻值来实现。事实上，改变R5的阻值也就是调整9018发射极的PN结压降。此PN结用于AGC检波时，其压降大约被偏置在500～700mV之间。假设在工作过程中此PN结的瞬时压降为600mV时，AGC开始起控，又假设要求的AGC起控点电平为-30dBm(20mV)，那么，可以通过调整R5的阻值使得此PN结被偏置在580mV，则当输入信号电平达到20mV时，此PN结的瞬时压降为600mV，AGC开始起控。以上只是定性的近似分析，在实际电路的实现中，要根据测量结果，反复调整R5的阻值，才能满足AGC起控点的要求。当然，AGC 起控点有一个下限。就图2所示AGC控制电路来讲，其AGC控制下限取决于9018发射极PN结压降的调整精度，经实际测量，此值大约在100μV(-76dBm)左右。
实验数据
图4：AGC测试框图
将整个电路按图4所示连接进行闭环测试。在测试过程中，通过调整HP-8920A的可变衰减器来改变输入信号强度的大小，输出信号强度由HP-E4405B观测，同时，通过万用表测试VAGC的电压值，测试数据如表2所示。
表2：AGC测试数据
由表2的测试数据可以看出，输入信号强度从-64dBm到6dBm变化时，AGC控制电路能够相应地调节AGC控制电压VAGC的大小，从而改变AD603的增益，使其输出信号强度基本稳定在-10dBm，整个控制范围在70dB以上，满足设计要求。