二 自动增益控制的工作原理ppt课件

1、四川信息职业技术学院电子工程系四川信息职业技术学院电子工程系 在通讯系统和电子设备中，为了提高在通讯系统和电子设备中，为了提高它们的性能目的或实现某些高性能要求，它们的性能目的或实现某些高性能要求，广泛采用各种类型的控制电路。广泛采用各种类型的控制电路。 这些控制电路大都是利用反响的原这些控制电路大都是利用反响的原理实现对本身的调理与控制，因此统称理实现对本身的调理与控制，因此统称为反响控制电路。为反响控制电路。 假设反响系统都是闭环的系统，那假设反响系统都是闭环的系统，那么称为环路系统。么称为环路系统。四川信息职业技术学院电子工程系二二 . . 反响控制电路的系统框图反响控制电路的系统框图比

2、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扰动图图9-1 反响控制电路的组成方框图反响控制电路的组成方框图反响控制电路可以看成是由比较部件、控制部件、反响控制电路可以看成是由比较部件、控制部件、被控对象和丈量部件被控对象和丈量部件( (反响网络反响网络) )四部分组成的自四部分组成的自动调理系统动调理系统. . 四川信息职业技术学院电子工程系二二 . . 反响控制电路的系统框图反响控制电路的系统框图1 . 各部分的功能各部分的功能 (1)参考部件产生规范的物理量；参考部件产生规范的物理量； (2)比较部件产生误差信号；比较部件产生误差信号；

3、(3)控制部件产生控制信号；控制部件产生控制信号； (4)被控部件产生输出物理量，扰动代表各种使被控部件产生输出物理量，扰动代表各种使输出量变动的要素；输出量变动的要素； (5)丈量部件是反响网络。丈量部件是反响网络。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扰动四川信息职业技术学院电子工程系2 . 任务过程任务过程 (1)规范规范:Xo与与XI具有确定的关系，即具有确定的关系，即Xo= f (XI) (2)偏移偏移:当当Xo f (XI) 时，产生误差量时，产生误差量 Xe= f (XI - Xo) (3)控制与调整：控制与调整：Xe被控

4、对象被控对象恢复恢复Xo= f (XI)二二 . . 反响控制电路的系统框图反响控制电路的系统框图其中，其中，XO为系统输出量，为系统输出量，XI为系统输入量，也就是为系统输入量，也就是反响控制器的比较规范量。比较部件的作用是将输反响控制器的比较规范量。比较部件的作用是将输入信号入信号XI和丈量部件产生的反响信号和丈量部件产生的反响信号XF进展比较，进展比较，输出一个误差信号输出一个误差信号Xe；控制部件的作用是根据误差；控制部件的作用是根据误差信号产生相应的控制信号，然后由被控部件产生输信号产生相应的控制信号，然后由被控部件产生输出量。出量。比较部件控制部件控制对象（受控对象）测量部件（反馈

5、网络）（参考信号）输入量输出量XXXXIFeo扰动四川信息职业技术学院电子工程系二二 . . 反响控制电路的系统框图反响控制电路的系统框图图图9-19-1所示所示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、频率或相位，假设需求比较的参量是电压或电流，那么称之为自动假设需求比较的参量是电压或电流，那么称之为自动增益控制电路；增益控制电路；假设比较的参量为频率，那么称之为自动频率控制；假设比较的参量为频率，那么称之为自动频率控制；假设比较的参量是相位，那么称之为自动相位控制电假设比较的参量是相位，那么称之为自动相位控制电路或锁相环路。路或锁相环路。比较部件控制部件控制对象（受控对象）

6、测量部件（反馈网络）（参考信号）输入量输出量XXXXIFeo扰动四川信息职业技术学院电子工程系 自动增益控制自动增益控制AGC，它主要用于接，它主要用于接纳机中，以维持整机输出恒定，几乎不纳机中，以维持整机输出恒定，几乎不随外来信号的强弱而变化。随外来信号的强弱而变化。 自动增益控制自动增益控制AFC，又称自动频率，又称自动频率微调，主要用于电子设备中稳定振荡器微调，主要用于电子设备中稳定振荡器振荡频率。振荡频率。 锁相环路锁相环路PLL，又称自动相位控制，又称自动相位控制，用于锁定相位，实现无频差反响控制。其用于锁定相位，实现无频差反响控制。其功能强大，运用广泛。功能强大，运用广泛。 四川信

7、息职业技术学院电子工程系 自动增益控制电路自动增益控制电路(AGC)(AGC)，广泛运用于各类接，广泛运用于各类接纳机中，是接纳机的重要辅助电路之一。其主要功纳机中，是接纳机的重要辅助电路之一。其主要功能是根据输入信号电平的大小，自动调整接纳机的能是根据输入信号电平的大小，自动调整接纳机的增益，从而使接纳机在输入信号幅度忽大忽小变化增益，从而使接纳机在输入信号幅度忽大忽小变化时坚持输出信号电平稳定。即当输入信号很弱时，时坚持输出信号电平稳定。即当输入信号很弱时，接纳机的增益大；当输入信号很强时，接纳机的增接纳机的增益大；当输入信号很强时，接纳机的增益小。这样，当信号场强变化时，接纳机输出端的益

8、小。这样，当信号场强变化时，接纳机输出端的电压或功率根本稳定。电压或功率根本稳定。四川信息职业技术学院电子工程系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，主要用于电子设备中稳定振荡器的振荡频率。它利用主要用于电子设备中稳定振荡器的振荡频率。它利用反响控制量自动调理振荡器的振荡频率，使振荡器稳反响控制量自动调理振荡器的振荡频率，使振荡器稳定在某一预期的规范频率附近定在某一预期的规范频率附近. 反响控制电路之所以能控制输出参量并使之稳定，反响控制电路之所以能控制输出参量并使之稳定，其主要缘由在于它可以利用反响量与参考量之间的误其主要缘由在于它可以利用反

9、响量与参考量之间的误差量实现对电路的控制，即利用存在的误差来减小误差量实现对电路的控制，即利用存在的误差来减小误差。因此，在控制过程中，被控制量一直存在误差，差。因此，在控制过程中，被控制量一直存在误差，反响控制只是维持误差在一定范围，并无法完全消除反响控制只是维持误差在一定范围，并无法完全消除误差。误差。四川信息职业技术学院电子工程系 (一一) . 概念概念 (二二) . 必要性必要性四川信息职业技术学院电子工程系 (三三) . 功能功能 (二二) . 必要性必要性四川信息职业技术学院电子工程系电电AGCAGC路的作用是：当输入信号电压变化很大时，坚持路的作用是：当输入信号电压变化很大时，坚

10、持接纳机输出电压根本不变。图中，高频放大器起前置接纳机输出电压根本不变。图中，高频放大器起前置放大作用，它和中频放大器是直接受控的增益可控的放大作用，它和中频放大器是直接受控的增益可控的放大器，是放大器，是AGCAGC控制环路的被控对象。控制环路的被控对象。AGCAGC检波器、低检波器、低通滤波器和直流放大器组成丈量部件，起反响作用。通滤波器和直流放大器组成丈量部件，起反响作用。二二 . . 自动增益控制的任务原理自动增益控制的任务原理四川信息职业技术学院电子工程系二二 . . 自动增益控制的任务原理自动增益控制的任务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

11、(t)u 中频放大器roIAGC 图图9-2 具有具有AGC的超外差式调幅接纳机方框图的超外差式调幅接纳机方框图四川信息职业技术学院电子工程系天线接纳到的信号天线接纳到的信号ui(t)ui(t)经高频放大、变频和中频放大经高频放大、变频和中频放大后得到中频调幅波后得到中频调幅波uo(t)uo(t)，uo(t)uo(t)经经AGCAGC检波器和低检波器和低通滤波器后，得到反映输入信号大小变化趋势的直流通滤波器后，得到反映输入信号大小变化趋势的直流分量，再经直流放大后得到分量，再经直流放大后得到AGCAGC电压电压| |UAGC|UAGC|。显。显然，输入信号强，然，输入信号强，| |UAGC|U

12、AGC|大；反之，那么大；反之，那么| |UAGC|UAGC|小。利用小。利用AGCAGC电压去控制高放或中放的增益，使电压去控制高放或中放的增益，使| |UAGC|UAGC|大时增益低，大时增益低，| |UAGC|UAGC|小时增益高，就到达小时增益高，就到达自动增益控制的目的。自动增益控制的目的。二二 . . 自动增益控制的任务原理自动增益控制的任务原理四川信息职业技术学院电子工程系在实践电路中，在实践电路中，AGC检波和恢复低频信号的检波普通检波和恢复低频信号的检波普通共用一个检波器，直流放大器和高频放大器通常省去，共用一个检波器，直流放大器和高频放大器通常省去，有时有时AGC电压只控制

13、中放的增益。电压只控制中放的增益。实践上，实践上，AGC电路至少应包括：电路至少应包括：(1)产生一个随输入信产生一个随输入信号大小而变化的控制电压，即号大小而变化的控制电压，即AGC电压；电压；(2)利用此利用此AGC电压去控制相关可控增益放大器，实现电压去控制相关可控增益放大器，实现AGC。二二 . . 自动增益控制的任务原理自动增益控制的任务原理四川信息职业技术学院电子工程系 为了实现自动增益控制，必需有一为了实现自动增益控制，必需有一个随输入信号强度而改动的电压，称为个随输入信号强度而改动的电压，称为AGC电压。电压。 AGC电压可正可负，分别用电压可正可负，分别用UAGC和和-UAG

14、C 表示。表示。 然后利用该然后利用该AGC电压去控制接纳机电压去控制接纳机有关级的增益，到达有关级的增益，到达AGC的目的。的目的。 AGC电压电压特点特点四川信息职业技术学院电子工程系 高放、中放的增益高放、中放的增益 Auo=p1 p2|yfe| / g 其中其中,|yfe|与与IEQ成正比，即成正比，即|yfe|IEQ或或IEQ。可见，控制可见，控制 Auo的方法有两种：的方法有两种： (1)改动发射极电流改动发射极电流IEQ； (2)改动放大器的负载，使改动放大器的负载，使g随增益而变化。随增益而变化。AGCAGC的控制实现方法的控制实现方法: :四川信息职业技术学院电子工程系 1

15、. 改动发射极电流改动发射极电流IEQ(分立电路分立电路) abcIIEQEO图图9-3 晶体管晶体管I 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；假设最大；假设IE继续增大，那么继续增大，那么逐渐减小逐渐减小bc段。因此，根据晶体管的上述特点，段。因此，根据晶体管的上述特点，利用利用AGC电压控制电压控制IE，就可以实现，就可以实现AGC。AGCAGC的控制方法的控制方法: :四川信息职业技术学院电子工程系 利用利用IE曲线的上升部分曲线的上升部分ab段或下降部分段或下降部分bc段都可实现增益控制，前者称为

16、反向自动增益段都可实现增益控制，前者称为反向自动增益控制控制(简称反向简称反向AGC)，后者称为正向自动增益控制，后者称为正向自动增益控制(简简称正向称正向AGC)。 在反向在反向AGCab段中，段中，IE必需随着必需随着|UAGC|的的增大而减小，才干使增大而减小，才干使下降，增益降低，因此起始任下降，增益降低，因此起始任务点应选择在曲线上升部分的务点应选择在曲线上升部分的b点，其控制过程可表点，其控制过程可表示为示为:UimUom|UAGC|IE| yfe |Auo|Uom四川信息职业技术学院电子工程系 在正向在正向AGCbc段中，段中，IE必需随着必需随着|UAGC|的增大而增大，才干使

17、的增大而增大，才干使下降，增益降低，因此起始下降，增益降低，因此起始任务点应选择在任务点应选择在值较大处值较大处b点，其控制过程可表点，其控制过程可表示为示为:UimUom|UAGC|IE| yfe |Auo|Uom四川信息职业技术学院电子工程系 (1)反向反向AGC控制控制 Ui UAGC IEQ |yfe| Auo 相当于负反响相当于负反响 (2)正向正向AGC控制控制 Ui UAGC IEQ |yfe| Auo 相当于正反响相当于正反响四川信息职业技术学院电子工程系AGCAGC的实现电路的实现电路: :3DG63DG102G210RRRRRRRRRRRRCCCCCCb1b21eebee1

18、b1b2bb1b2ee1b+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9-4 改动改动IE的的AGC电路电路四川信息职业技术学院电子工程系 反向反向AGC的优点是利用的优点是利用IE曲线较峻峭的上升部曲线较峻峭的上升部分实现对放大器增益的控制，因此控制灵敏度高。反分实现对放大器增益的控制，因此控制灵敏度高。反向向AGC对晶体管要求不高，运用普通的中、高频管即对晶体管要求不高，运用普通的中、高频管即可，而且管子的电流不大，不致使管子的集电极损耗可，而且管子的电流不大，不致使管子的集电极损耗超越允许值

19、。反向超越允许值。反向AGC的缺陷是随着输入信号的增大，的缺陷是随着输入信号的增大，晶体管的任务点降得很低，动态范围很小，即增益控晶体管的任务点降得很低，动态范围很小，即增益控制范围窄。制范围窄。 为了抑制反向为了抑制反向AGC的缺陷，应采用正向的缺陷，应采用正向AGC，以，以增大增益控制范围，但要求任务电流较大时管子不被增大增益控制范围，但要求任务电流较大时管子不被损坏。此外，为了使正向损坏。此外，为了使正向AGC增益控制灵敏，管子增益控制灵敏，管子IE曲线的下降部分应较为峻峭。曲线的下降部分应较为峻峭。四川信息职业技术学院电子工程系 2 . 改动放大器的负载改动放大器的负载(集成电路集成电

20、路) 改动放大器的负载改动放大器的负载RLRL是在集成电路组成的接纳机中常是在集成电路组成的接纳机中常用的实现用的实现AGCAGC的方法。由于放大器的增益与负载亲密相的方法。由于放大器的增益与负载亲密相关，因此经过改动负载就可以控制放大器的增益。在关，因此经过改动负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电阻，假设用发射极输入电阻发射结电阻，假设用AGCAGC电压控制电压控制管子的偏流，那么该电阻也随着改动，从而到达控制管子的偏流，那么该电阻也随着改动，从而到达控制放大器增益的目的。放大器增益的

21、目的。AGCAGC的控制方法的控制方法: :四川信息职业技术学院电子工程系当输入信号添加时，改动负载当输入信号添加时，改动负载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当输入信号减小时，改动负载当输入信号减小时，改动负载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从而到达调整输出，即实现自动增益控制目的。从而到达调整输出，即实现自动增益控制目的。四川信息职业技术学院电子工程系 1 .简单简单AGC (1) AGC (1) AGC特性曲线特性曲线: :接纳机接纳机输出电压输出电压uouo与输入感应电动

22、与输入感应电动势势eAeA的关系曲线。的关系曲线。 (2) (2) 无无AGCAGC时，时，uouo随随eAeA增增大而线性增大，增益不变。大而线性增大，增益不变。 (3) (3) 具有简单具有简单AGCAGC时，时，uo uo 随随eAeA增大而非线性增大，阐增大而非线性增大，阐明接纳机增益随外来信号的明接纳机增益随外来信号的添加而减小。添加而减小。三三 . . 自动增益实现的类型自动增益实现的类型 根据输入信号的类型、特点以及控制的要求，根据输入信号的类型、特点以及控制的要求，AGC电路主要有简单电路主要有简单AGC和延迟式和延迟式AGC两种类型。两种类型。四川信息职业技术学院电子工程系 缺陷：缺陷： (1) (1)一有外来信号，一有外来信号，AGCAGC立立刻起作用，接纳机的增益就刻起作用，接纳机的增益就会因受控制而减小；会因受控制而减小； (2) (2)接纳机的灵敏度不高，接纳机的灵敏