一种自动增益控制电路的实现

马晓虹

（陕西理工学院，陕西 汉中 723003）

【摘 要】分析了自动增益技术原理，以运算放大器AD8655为基础，设计了一种满足一般发射机要求的带有自动增益控制电路中频放大电路，经实践应用证明，这种自动增益控制电路具有AGC 范围宽、负载能力强、输出幅度恒定、工作性能稳定等优点，能满足发射机的使用要求。

【关键词】自动增益控制；中频放大器；取样电路 【中图分类号】TN72 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1151(2009)09-0024-02

自动增益电路控制框图见图2。 在数据采集过程中，常常会由于输入信号强度变化较大，

且与系统的动态范围不相一致，使系统不能正常工作。例如，在接收机中，无线电信号强弱差异很大，中频放大器本身也有一定的动态范围，输入信号增大时会出现失真。为了解决外界各种因素对接收机输入信号的影响，常需要使用自动增益控制技术。自动增益控制(AGC)电路是通信设备，特别是通

信接收设备的重要电路之一，其主要作用是使设备的输出电

平保持为一定的数值。它能够保证在接收弱信号时,接收机的

图2 自动增益控制结构图

增益高；而接收强信号时则增益低，从而使输出信号保持适

图中，可控增益放大器的放大倍数AV受控制电压VC的控当的电平。本文采用AD公司的集成运放AD8655/AD8656设计并实现了一种具有AGC特性的中频放大电路。

（一）自动增益控制设计原理

1.集成宽带放大器AD8655 简介

AD8655/AD8656是AD公司生产的一种电压反馈、轨-轨输入输出的精密CMOS放大器。AD8656是AD8655的双放大器版本，它们采用+2.7～+5.5V低电源电压供电，并具有很好的低噪声性能，因此非常适用于各种工业、通信、消费类和医学设备。由于AD8655/AD8656采用了ADI公司的DigiTrim封装内数字微调技术，因此无需依靠系统调节便可达到高精度的要求。其外部引脚功能框图如图1所示。

制，闭环后系统对AV进行自动控制。环路中电平检测电路检测出反映信号电平的平均值，通过低通滤波器(LPF)后，在比较器中与参考电平VR相比较，产生控制信号VC去控制AV。若输入电压幅度Vi增加或电路参数变化使增益变大而导致Vo增加时，环路产生一控制信号，使AV减小；反之，在各种因素造成Vo减小时，环路也会产生控制电压VC，使AV增加。即通过环路控制作用，无论Vi变化或系统参数变化，输出信号电平Vo都将保持在由VR决定的电平上几乎不变。图2中，低通滤波器的作用是决定反馈支路的反应速度，因此，低通滤波器时间常数是整个自动增益控制环路的重要参数。时间常数小，通带宽，反应速度快，即在输入端信号起伏频率较高时，自动增益控制系统的反馈支路也能及时地反应，使输出的信号基本保持不变。一般AGC 电路均具有低通特性，即环路对高于某一频率的信号幅度变化无反应，而对低于某一频率的信号幅度缓慢变化才有控制作用。如在移动通信系统中由于多径衰落，造成信号的幅度变化，这就需要自动增益对接收

图1 AD8655/AD8656管脚图

2.自动增益控制设计原理

【收稿日期】2009-06-20

【作者简介】马晓虹（1980－），女，陕西理工学院助理实验师，从事控制工程和应用电子研究与实验教学。 - 24 -

信号因信道而引起的缓慢幅度变化进行补偿。一般选择接收机中环路控制的上限频率为10～20Hz。

根据电路形式不同，自动增益类型可分为闭环系统和开环系统。图3为常用于电压幅度控制中的反馈型AGC。

输入端（管脚3），AD8656的反相输入端（管脚2）通过电阻R5接地，构成跟随器电路，通过耦合电容C5输出。

图6 跟随器电路

图3 反馈型AGC

信号通过VCA、检波器、滤波器，然后反馈到VCA，并通

过调整增益来去除输入信号包络中不希望的随时间变化的变化量。控制环的元件引入了信号的延迟迭加，并决定了整个电路的响应延迟时间。因此，反馈型AGC固有速度较慢。前馈AGC (见图4)具有快速的响应时间，因为信号检测和增益控制是并行的。输入信号被分成两路：一路到VCA，另一路到检波器。检波器的设计需保证VCA根据输入中频信号的幅度，得到所需的控制电压和合适的增益。在两路中的任一路加入额外的延迟，能使两路并行传输延迟达到平衡。作为一个开环控制系统，它的精度有限，只在很小范围内，输出随输入而变化。

3.取样电路设计

为实现AGC功能，需要设计取样电路，本设计的取样电路如图7所示。

图7 取样电路

V1为取样信号放大电路，双集成运放AD8656的第二片运

放为中心构成电压比较放大电路，VD2,R14,R11,C10组成峰值检波器。AD8655输出的信号经耦和电容C6加到放大管V1的基极，由于V1的基极接有二极管VD1，它使V1基极电位嵌位在0.7V，V1处于临界状态,这样当无输入信号时，V1无输出；当有输入信号时，V1有输出，且经其放大后的信号加至AD8656的同相端（管脚5）。+5 V电压经R8,RP分压后得到基准电压

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图4 前馈型AGC

加至AD8656反相端（管脚6）。当输入信号较大时，即AD8656同相端的电压大于反相端的电压，电压比较放大电路有输出，放大后的信号经峰值检波电路后得到一直流电压反馈到中频放大器的AD8656的反相端；当输入信号幅度较少时，电压比较放大电路无输出，峰值检波二极管VD2截止，无反馈电压，从而达到了自动增益控制的目的。

最后，把设计好的电路进行实践应用，得到了好的效果。

（二）自动增益控制电路设计

1.中频放大电路的整体结构

设计中频放大电路的结构如图5所示。

（三）结论

具有自动增益控制特性的该中频放大器电路，能够将接收到的微弱信号放大到下级电路所需的电平，使在整个接收范围内的高端和低端的灵敏度比较均匀；由于采用了自动增益控制电路，能够保证输入到下级电路的信号电平幅度恒定，即使在输入信号电平发生大幅度变化时，中放的增益能够随之改变，保持输出电平不变，使工作稳定而且不易引起自激振荡。

【参考文献】

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运 算放大器[J].电子元器件应用,2008,10(1):4-5.

[2] 王永龙,等.基于自动增益控制的声信号处理电路[J].仪表技

术与传感器,2007,12:42-43.

[3] 王诚训.中频放大器[M].北京:人民邮电出版社,1988. [4] 袁孝康.自动增益控制与对数放大器[M].北京：国防工业出

版社,1987.

图5 中频放大器结构图

中频信号送至AD8655的同相端，经放大后从其第6 脚分两路输出。其中一路经跟随器送往下一级，另一路送给取样电路取样后反馈到AD8655的反相端，使得当输入信号较大时，AD8655的反相端电压抬高，其输出端信号幅值将减少，当输入信号幅度较少时，无自动增益控制信号输出，从而达到了自动增益控制的目的。

2.跟随器电路设计

为起到缓冲、前后隔离以及提高带负载能力设计了跟随器电路。该设计采用了双集成运放AD8656芯片的第一片来实现，具体电路如图6所示。输入信号送到本级AD8656的同相

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