自动增益控制电路AGC课件.ppt

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资源描述

1、1自动增益控制电路自动增益控制电路2本讲导航本讲导航教学目的教学目的:5.1.1 5.1.1 反馈控制电路概述反馈控制电路概述 1.1.了解反馈控制系统的概念、功能、类型、特点及了解反馈控制系统的概念、功能、类型、特点及基本原理基本原理 2.2.理解理解AGCAGC电路的组成、工作原理、性能分析及应用电路的组成、工作原理、性能分析及应用 5.1.2 5.1.2 自动增益控制电路自动增益控制电路3教学重点及难点教学重点及难点:AGCAGC控制方式及其原理控制方式及其原理 4一、反馈控制电路的概念一、反馈控制电路的概念 在通信系统和电子设备中,为了提高它们的性能指标在通信系统和电子设备中,为了提高

2、它们的性能指标或实现某些高性能要求,广泛采用各种类型的控制电路。或实现某些高性能要求,广泛采用各种类型的控制电路。这些控制电路大都是这些控制电路大都是利用反馈的原理实现对自身的调利用反馈的原理实现对自身的调节与控制节与控制,因此统称为反馈控制电路。,因此统称为反馈控制电路。若反馈系统都是闭环的系统,则称为环路系统。若反馈系统都是闭环的系统,则称为环路系统。5二、反馈控制电路的系统框图二、反馈控制电路的系统框图图图5-1-1 反馈控制电路的组成方框反馈控制电路的组成方框图图比较部件控制部件控制对象(受控对象)测量部件(反馈网络)(参考信号)输入量输出量XXXXIFeo扰动6比较部件控制部件控制对

3、象(受控对象)测量部件(反馈网络)(参考信号)输入量输出量XXXXIFeo扰动工作过程工作过程:(1)(1)标准标准:XoXo与与XIXI具有确定的关系,即具有确定的关系,即Xo=Xo=f(XIXI)(2)(2)偏移偏移:当当XoXo f(XIXI)时,产生误差量时,产生误差量 Xe=Xe=f(XI XI-Xo)-Xo)(3)(3)控制与调整:控制与调整:XeXe被控对象被控对象恢复恢复Xo=Xo=f(XIXI)7比较部件控制部件控制对象(受控对象)测量部件(反馈网络)(参考信号)输入量输出量XXXXIFeo扰动 图上所示图上所示X X参量可以是电压(电流)、频率或相位。参量可以是电压(电流)

4、、频率或相位。如果比较的参量是电压或电流,则称为如果比较的参量是电压或电流,则称为自动增益控制电路自动增益控制电路(AGC)(AGC);如果比较的参量为频率,则称为如果比较的参量为频率,则称为自动频率控制自动频率控制(AFC)(AFC);如果比较的参量是相位,则称为如果比较的参量是相位,则称为自动相位控制电路或锁相环路自动相位控制电路或锁相环路(PLL)(PLL)。8 自动增益控制电路自动增益控制电路(AGC)AGC),广泛应用于各类接收,广泛应用于各类接收机中,是接收机的重要辅助电路之一。机中,是接收机的重要辅助电路之一。其主要功能其主要功能:根据输入信号电平的大小,自动:根据输入信号电平的

5、大小,自动调整接收机的增益,从而调整接收机的增益,从而使接收机在输入信号幅度使接收机在输入信号幅度忽大忽小变化时保持输出信号电平稳定忽大忽小变化时保持输出信号电平稳定。即当输入。即当输入信号很弱时,接收机的增益大;当输入信号很强时,信号很弱时,接收机的增益大;当输入信号很强时,接收机的增益小。这样,当信号场强变化时,接收接收机的增益小。这样,当信号场强变化时,接收机输出端的电压或功率基本稳定。机输出端的电压或功率基本稳定。9 自动频率控制电路自动频率控制电路(AFC),又称自动频率微调电路,又称自动频率微调电路,它利用反馈控制量自动调节振荡器的振荡频率,使它利用反馈控制量自动调节振荡器的振荡频

6、率,使振振荡器稳定在某一预荡器稳定在某一预期的标准频率附近期的标准频率附近,主要用于电子主要用于电子设备中稳定振荡器的振荡频率。设备中稳定振荡器的振荡频率。锁相环(锁相环(PLL):实现无频差的频率控制。实现无频差的频率控制。10 反馈控制电路之所以能控制输出参量并使之稳定,反馈控制电路之所以能控制输出参量并使之稳定,其主要原因在于它能够其主要原因在于它能够利用反馈量与参考量之间的误差利用反馈量与参考量之间的误差量实现对电路的控制量实现对电路的控制,即利用存在的误差来减小误差。,即利用存在的误差来减小误差。因此,在控制过程中,被控制量始终存在误差,反馈控因此,在控制过程中,被控制量始终存在误差

7、,反馈控制只是维持误差在一定范围,制只是维持误差在一定范围,并无法完全消除误差。并无法完全消除误差。比较部件控制部件控制对象(受控对象)测量部件(反馈网络)(参考信号)输入量输出量XXXXIFeo扰动11一、自动增益控制的工作原理一、自动增益控制的工作原理高频放大器变频器至解调器直流放大器低通滤波器AGC检波器u(t)Uu(t)u 中频放大器roIAGC 图图5-1-2 具有具有AGC的超外差式调幅接收机方框图的超外差式调幅接收机方框图12AGC电路至少应包括电路至少应包括:(1)产生一个随输入信号大小而变化的控制电压,即)产生一个随输入信号大小而变化的控制电压,即AGC电压;电压;(2)利用

8、此)利用此AGC电压去控制相关可控增益放大器,实电压去控制相关可控增益放大器,实现现AGC。13 高放、中放的增益高放、中放的增益:A Auouo=p=p1 1 p p2 2|y|yfefe|/g|/g 其中其中,p p1 1 p p2 2 是接入系数,是接入系数,|y|yfefe|是晶体管的正向传是晶体管的正向传输导纳,输导纳,g g是负载电导。是负载电导。|y|yfefe|与与I IEQEQ成正比成正比,即,即|y|yfefe|I|IEQEQ或或IIEQEQ。可见,控制可见,控制 A Auouo的方法有两种:的方法有两种:1.1.改变发射极电流改变发射极电流I IEQEQ;2.2.改变放大

9、器的负载,使改变放大器的负载,使g g随增益而变化。随增益而变化。二、二、AGCAGC的控制实现方法的控制实现方法:14 1.1.改变发射极电流改变发射极电流I IEQEQ(分立元件电路分立元件电路)abcIIEQEO图图5-1-3 晶体管晶体管IE曲线曲线 当当IE较小时,较小时,随的随的IE的增大而增大(的增大而增大(ab段);当段);当IE增至某一值增至某一值IEQ后,后,最大;若最大;若IE继续增大,则继续增大,则逐渐减逐渐减小(小(bc段)。因此,根据晶体管的上述特点,利用段)。因此,根据晶体管的上述特点,利用AGC电压控制电压控制IE,就可以实现,就可以实现AGC。A Auouo=

10、p=p1 1 p p2 2|y|yfefe|/g|/g|y|yfefe|I|IEQEQ或或IIEQEQ15 利用利用IE曲线的上升部分(曲线的上升部分(ab段)段)称为反向自动称为反向自动增益控制增益控制(简称反向简称反向AGC);利用利用IE曲线的曲线的下降部分(下降部分(bc段)段)称为正向自动称为正向自动增益控制增益控制(简称正向简称正向AGC)。abcIIEQEO16 在反向在反向AGC(ab段)中,段)中,IE必须随着必须随着|UAGC|的增大的增大而减小,才能使而减小,才能使下降,增益降低下降,增益降低,因此起始工作点应选,因此起始工作点应选择在曲线上升部分的择在曲线上升部分的b点

11、,其控制过程可表示为点,其控制过程可表示为:Uim Uom|UAGC|IE Uom|Auo|yfe|A Auouo=p=p1 1 p p2 2|y|yfefe|/g|/g|yfe|IEQ 或或 IEQabcIIEQEOA Auouo17 在正向在正向AGC(bc段)中,段)中,IE必须随着必须随着|UAGC|的增大的增大而增大,才能使而增大,才能使下降,增益降低,下降,增益降低,因此起始工作点应选因此起始工作点应选择在择在值较大处(值较大处(b点),其控制过程可表示为点),其控制过程可表示为:Uim Uom|UAGC|IE Uom|Auo|yfe|A Auouo=p=p1 1 p p2 2|y

12、|yfefe|/g|/gA Auouo|yfe|IEQ 或或 IEQabcIIEQEO18AGCAGC的实现电路的实现电路:3DG63DG102G210RRRRRRRRRRRRCCCCCCb1b21eebee1b1b2bb1b2ee1b+UAGC-UAGC-UAGC(a)(b)(c)+Vcc+Vcc+Vcc (a)反向反向AGC (b)反向反向AGC (c)正向正向AGC图图5-1-4 改变改变IE的的AGC电路电路uBEuBEuBE19 2.改变放大器的负载改变放大器的负载(集成电路集成电路)改变放大器的负载改变放大器的负载RL是在集成电路组成的接收机中是在集成电路组成的接收机中常用的实现常

13、用的实现AGCAGC的方法。的方法。由于放大器的增益与负载密切相关,因此通过改变负由于放大器的增益与负载密切相关,因此通过改变负载就可以控制放大器的增益。在集成电路中,受控放大载就可以控制放大器的增益。在集成电路中,受控放大器的部分负载通常是晶体管的发射极输入电阻(发射结器的部分负载通常是晶体管的发射极输入电阻(发射结电阻),若用电阻),若用AGCAGC电压控制管子的偏流,则该电阻也随着电压控制管子的偏流,则该电阻也随着改变,从而达到控制放大器增益的目的。改变,从而达到控制放大器增益的目的。20 当输入信号增加时,改变负载当输入信号增加时,改变负载RL的控制过程可以表示为的控制过程可以表示为:

14、UimUom|UAGC|RLg|Auo|Uom当输入信号减小时,改变负载当输入信号减小时,改变负载RL的控制过程可以表示为的控制过程可以表示为 UimUom|UAGC|RLg|Auo|Uom从而达到调整输出,即实现自动增益控制目的。从而达到调整输出,即实现自动增益控制目的。A Auouo=p=p1 1 p p2 2|y|yfefe|/g|/g21本节小结:本节小结:使接收机输出信号基本不变。使接收机输出信号基本不变。(1)(1)改变发射极电流改变发射极电流I IEQEQ;(2)(2)改变放大器的负载。改变放大器的负载。22本讲作业本讲作业 1.1.反馈控制电路有哪些类型反馈控制电路有哪些类型,各自的功能是什么各自的功能是什么?2 2.简述自动增益控制的控制原理。简述自动增益控制的控制原理。

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