电子电路课程设计

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1、电子电路课程设计讲义北京邮电大学世纪学院15目录课题1自动增益控制电路的设计与实现2课题2扩音机电路的设计与实现7课题3红外通信收发系统的设计与实现1215课题1自动增益控制电路的设计与实现一、实验目的1、了解AGC（自动增益控制）的自适应前置放大器的应用。2、掌握AGC电路的一种实现方法。3、提高独立设计电路和验证实验的能力二、实验原理在介绍了自动增益控制电路原理(AGC)的基础上，采用了一种相对简单而有效实现预通道AGC的方法，电路中使用了一个短路双极晶体管直接进行小信号控制的方法。1、AGC在处理输入的模拟信号时，经常会遇到通信信道或传感器衰减强度

2、大幅变化的情况；另外，在其他的应用中，如监控系统中的多个相同传感器返回的信号中，频谱结构和动态范围大体相似，而最大波幅却相差甚多。某些情况下，这类变动是可以预测的，能对预处理放大器的增益作相应调整。但更多时候会遇到不可预知的信号，因而会因为非重复性事件而丢失数据。此时，可以使用带AGC（自动增益控制）的自适应前置放大器，使其增益应能随信号强弱而自动调整，以保持输出相对稳定。AGC电路的实现有反馈控制、前馈控制和混合控制等三种，典型的反馈控制AGC由可变增益放大器(VGA)以及检波整流控制组成(图5-1)，本文电路采用了短路双极晶体管直接进行小信号控制的方

3、法，从而简单而有效的实现AGC功能。图5-2中，可变分压器由一个固定电阻R1和一个可变电阻构成，控制信号的交流振幅。可变电阻由采用基极-集电极短路方式的双极晶体管微分电阻实现，为改变Q1电阻，可从一个由电压源VREG和大阻值电阻R2组成的电流源直接向短路晶体管注入电流。为防止R2影响电路的交流电压传输特性，R2的阻值必须远大于R1。Detector图5-1反馈式AGC图5-2由短路三极管构成的衰减器电路对正电流I的所有可用值（一般都小于晶体管的最大额定射极电流IE），晶体管Q115的集电极-发射极饱和电压小于它的基极-发射极阈值电压，于是晶体管工作在有效

4、状态。短路晶体管的VI（电压－电流）特性曲线非常类似于PN二极管，符合肖特基方程，除了稍高的直流电压值以外，即器件电压的变化与直流电流变化的对数成正比。因此，对于VI曲线上所有直流工作点，短路晶体管的微分电阻与流过的直流电流成反比，换句话说，器件的微分电导直接与电流成正比。由于在其工作状态下，共发射极连接的双极晶体管的电流放大系数一般在100或100以上，在相当大的电流范围内，微分电阻都正确地遵守这一规则。因此，图5-2中VREG的变化就会改变电流I，并控制R1-Q1分压比。耦合电容C1和C2将电路的衰减器与输入信号源和输出负载隔离开来。图5-3为一个典

5、型的小信号双极晶体管的短路VI特性，图中显示，至少可以在五个十倍程范围内控制微分电阻，即控制幅度超过100dB。图5-3VI特性曲线图显示短路晶体管相应的微分电阻图图5-4是完整的电路设计。输入信号VIN驱动缓冲级Q1，它的非旁路发射极电阻R3有四个作用：首先，它将Q1的微分输出电阻提高到接近公式(1)所示的值：(1)该电路中的微分输出电阻增加很多，使R4的阻值（27kΩ）几乎可以唯一地确定整个输出电阻。其次，由于R3未旁路，使Q1电压增益降低至：(2)第三，如公式(2)所示，未旁路的R3有助于Q1集电极电流-电压驱动的线性响应。第四，Q1的基极微分输入

6、电阻升至RdBASE=rbe+(1+β)×R3，与只有rbe相比，它远远大于Q1的瞬时工作点，并且对其依赖性较低。图5-4中，电阻R4构成可变衰减器的固定电阻，类似于图5-1中的电阻R1，15而Q6构成衰减器可变电阻部分。晶体管Q5为Q6提供集电极驱动电流，Q5的共发射极结构只需要很少的基极电流。采用这种方法时，决定AGC释放时间的电阻R17阻值可以选大些，从而能够有较长的AGC释放时间。电阻R19用于限制通过Q5和Q6的最大直流控制电流。当把大的C3值与Q6的最小微分电阻作比较时，即最大信号波幅在完全控制下，其电抗对最低频率信号频谱成分而言是可以忽略的

7、。D1与D2构成一个倍压整流器，它从输出级Q4提取信号的一部分，并为Q5生成控制电压。这种构置可以容纳非对称信号波形的两极性的大峰值振幅。电阻R15决定AGC的开始时间。若与C6组合的R15过小，则使反馈传输函数产生极点，导致不稳定。电阻R17决定AGC的释放时间。为确保对高频信号成分的良好响应，D1和D2可以使用肖特基或快速PN硅二极管。含Q2和Q3的直流耦合互补级联提供大部分电路电压增益。R14是1kΩ电阻，将发射极输出跟随器Q4与信号输出端隔离开来。必要时，R14可选用更低的电阻，但如果R14过低，则大电容的连接电缆会使Q4进入寄生振荡。图5-4A

8、GC电路图有效的AGC范围为0.5mV至50mVrms输入电压，即40dB动态范