自动增益控制电路（AGC）原理及应用

在通信、导航、遥测遥控等无线电系统中，接收机所接收的信号强弱变化范围很大，信号强度的变化可从几微伏至几毫伏，相差几千倍。如果接收机增益不变，则信号太强时会造成接收机的饱和或阻塞，甚至使接收机损坏，而信号太弱时又可能被丢失。因此，在接收弱信号时，希望接收机有很高的增益，而在接收强信号时，接收机的增益应减小一些。这种要求靠人工增益控制来实现是困难的，必须采用自动增益控制（AGC）电路使接收机的增益随输入信号强弱自动变化。自动增益控制电路是接收机中不可缺少的辅助电路。图8-1-1是具有AGC电路的接收机组成框图。

图8-1-1　具有AGC电路的接收机组成框图

自动增益控制电路通常是利用一个控制信号控制接收机的高放（高频放大）、中放（中频放大）或者混频级的增益，这个控制信号一般取自检波器输出端。在二极管检波器输出电压中，除了音频信号外，还包括直流成分。该直流成分与检波器输入信号的振幅成正比。采用适当方法取出这个直流电压（通常叫作AGC电压），并利用该电压作为自动增益控制信号去控制检波前高放、中放或者混频的各级增益。

经常利用的方法是控制晶体管工作点电流，实现对增益的控制。因为放大器电压增益Au0与晶体管正向传输导纳Yfe有关，而Yfe又与晶体管静态工作点有着密切关系，因此改变晶体管工作点电流Ie0时，放大器电压增益Au0随之发生变化。从而达到控制放大器电压增益的目的。图8-1-2表示晶体管正向传输导纳Yfe与工作点电流Ie0之间的关系曲线。

图8-1-2　正向传输导纳与工作点电流关系

图中，当晶体管工作点电流Ie0较小时，晶体管正向传输导纳Yfe随Ie0的增加而增加，达到最大值后，Yfe随Ie0的增加而减小，利用晶体管Yfe与Ie0曲线的上升段特性可构成反向AGC电流，利用Yfe与Ie0曲线的下降段特性可构成正向AGC电流。

为了控制晶体管静态工作点电流Ie0，通常把AGC电压加到晶体管基极或者发射极上。如果晶体管为NPN型，采用反向AGC电路，控制电压为负极性。当外来信号幅度增大时，控制电压向负的方向变化，使晶体管基极电位更负，从而导致晶体管静态工作点电流Ie0减小，使晶体管正向传输导纳Yfe下降，放大器电压增益降低。

反向AGC电路虽然控制效果好，但接收强信号时，受控管的静态工作点电流Ie0大幅度减小，容易使放大器工作在截止区，产生严重的非线性失真。为了扩大AGC电路的工作范围，减小信号非线性失真，可采用专门用于增益控制的晶体管构成正向AGC电路。这种晶体管的特点是Yfe与Ie0曲线下降段比较陡峭，线性度好。在正向AGC电路中，当输入信号幅度增大时，是AGC电压增大，导致受控管静态工作点电流Ie0增大，晶体管正向传输导纳反而减小，造成放大器电压增益降低，从而保持输出电压幅度基本不变。

具有简单AGC电路的接收机的主要缺点：一有外来信号，AGC电路立即起控，使接收机的增益应受控而降低，这对提高接收机的灵敏度显然十分不利。为了克服这一缺点，保证接收机在接收弱信号时具有最大的增益，以获得足够的输出信号强度，一般都采用延迟式AGC电路。延迟式AGC电路如图8-1-3所示。(www.xing528.com)

图8-1-3　延迟式AGC电路

图中，二极管D和负载R1、C1组成AGC检波器。检波后的电压经RC低通滤波器，获得直流AGC电压。另外，由负电源分压获得的负偏压UR加在二极管上，UR称为延迟电压。当外来信号很小，即Ui﹤UR时，由于延迟电压UR的存在，AGC检波器的二极管一直不导通，没有AGC电压输出，AGC不起作用，这时外来信号送至信号检波器进行正常检波。只有外来信号增强，当信号电压Ui﹥UR时，二极管D导通，AGC检波器工作。由于延迟电压的存在，信号检波器与AGC检波器不能共用一个二极管，必须各自分开，否则延迟电压会加到信号检波器上去，使外来信号较小时不能处于正常检波。

图8-1-4　延迟式AGC特性曲线

图8-1-4所示为延迟式AGC特性曲线，反映了外来输入信号与输出电压之间的关系曲线，当Ui﹥UR时，AGC起作用，当Ui﹤UR时，AGC不起作用。