1934_接收機(jī)增益自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì),接收機(jī),增益,自動(dòng)控制,電路,設(shè)計(jì) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁緒 論隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)等行業(yè)的迅速發(fā)展，自動(dòng)增益控制電路越來越被人們熟知并且廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。自動(dòng)增益控制線路，簡稱 AGC 線路，A 是 AUTO（自動(dòng)） ，G 是 GAIN（增益） ，C 是 CONTROL（控制） 。它是輸出限幅裝置的一種，是利用線性放大和壓縮放大的有效組合對輸出信號進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)輸入信號較弱時(shí)，線性放大電路工作，保證輸出聲信號的強(qiáng)度；當(dāng)輸入信號強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)，啟動(dòng)壓縮放大線路，使聲輸出幅度降低，滿足了對輸入信號進(jìn)行衰減的需要。也就是說，AGC 功能可以通過改變輸入輸出壓縮比例自動(dòng)控制增益的幅度，擴(kuò)大了接收機(jī)的接收范圍，它能夠在輸入信號幅度變化很大的情況下，使輸出信號幅度保持恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化，不至于因?yàn)檩斎胄盘柼《鵁o法正常工作，也不至于因?yàn)檩斎胄盘柼蠖菇邮諜C(jī)發(fā)生飽和或堵塞。在電路設(shè)計(jì)中，這種線路被大量的運(yùn)用，從尖端的雷達(dá)技術(shù)到日常的廣播電視系統(tǒng)，自動(dòng)增益控制無疑很好的解決了各種技術(shù)中存在的信號強(qiáng)度問題。目前，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的手段有很多，在本文中，主要研究的是如何以放大器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的目的，也就是自動(dòng)增益控制放大器。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁1 自動(dòng)增益控制1.1 自動(dòng)增益控制電路（AGC）存在的意義接收機(jī)的輸出電平取決于輸入信號電平以及接收機(jī)的增益。而在實(shí)際接收過程中，因各種原因會導(dǎo)致接收到的信號電平發(fā)生很大波動(dòng)（弱的幾微伏，強(qiáng)的幾百毫伏）。1.如果接收機(jī)增益↓→強(qiáng)信號能正常接收，而弱信號將接收不到，造成信號的丟失。 2.如果接收機(jī)的增益↑→弱信號能正常接收，而強(qiáng)信號有可能使接收機(jī)過載而導(dǎo)致阻塞。 因此，人們期望接收機(jī)的增益隨輸入信號的強(qiáng)弱而變化，即輸入信號弱時(shí)，接收機(jī)增益升高；輸入信號強(qiáng)時(shí)，接收機(jī)增益減小，以補(bǔ)償輸入信號強(qiáng)弱的影響，達(dá)到減小輸出信號電平變化的目的。1.2 自動(dòng)增益控制的基本概念接收機(jī)的輸出電平取決于輸入信號電平和接收機(jī)的增益。由于各種原因，接收機(jī)的輸入信號變化范圍往往很大，信號弱時(shí)可以是一微伏或幾十微伏，信號強(qiáng)時(shí)可達(dá)幾百毫伏，最強(qiáng)信號和最弱信號相差可達(dá)幾十分貝。這個(gè)變化范圍稱為接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。影響接收機(jī)輸入信號的因素很多，例如：發(fā)射臺功率的大小、接收機(jī)離發(fā)射臺距離的遠(yuǎn)近、信號在傳播過程中傳播條件的變化(如電離層和對流層的騷動(dòng)、天氣的變化)、接收機(jī)環(huán)境的變化(如汽車上配備的接收機(jī))，以及人為產(chǎn)生的噪聲對接收機(jī)的影響等。為了防止強(qiáng)信號引起的過載，需要增大接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，這就要有增益控制電路。能夠使放大電路的增益自動(dòng)地隨信號強(qiáng)度而調(diào)整的控制電路，簡稱自動(dòng)增益控制 AGC (Automatic Gain Control)電路，它能夠在輸入信號幅度變化很大的情況下，使輸出信號幅度保持恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化，不至于因?yàn)檩斎胄盘柼《鵁o法正常工作，也不至于因?yàn)檩斎胄盘柼蠖菇邮諜C(jī)發(fā)生飽和或堵塞。常用來使系統(tǒng)的輸出電平保持在一定范圍之內(nèi)，因而也可以稱為自動(dòng)電平控制。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁當(dāng)前，該電路已廣泛用于各種接收機(jī)、錄音機(jī)和信號采集系統(tǒng)中，另外在光纖通信、微波通信、衛(wèi)星通信等通信系統(tǒng)以及雷達(dá)、廣播電視系統(tǒng)中也得到了廣泛的應(yīng)用。AGC 電路目前概括起來有模擬 AGC 和數(shù)字 AGC 電路。AGC 環(huán)路可以放在模擬與數(shù)字電路之間，增益控制算法在數(shù)字部分來實(shí)現(xiàn)，合適的增益設(shè)置反饋給模擬可變增益放大器（VGA）?，F(xiàn)在出現(xiàn)的自動(dòng)增益控制方法可以分為以下 3 類：基于電路反饋的自動(dòng)增益控制；基于光路反饋的自動(dòng)增益控制；光路反饋和電路反饋相結(jié)合的自動(dòng)增益控制。本文中要研究的是基于電路反饋的利用放大器實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)增益控制。1.3 自動(dòng)增益控制的原理在工程技術(shù)領(lǐng)域中，隨著自動(dòng)化程度的提高，已廣泛自動(dòng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，通常存在著反饋控制。所謂反饋控制就是利用反饋信號對系統(tǒng)進(jìn)行控制?？刂葡到y(tǒng)一般有三種，閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)一般由給定元件、反饋元件、比較元件、放大元件、執(zhí)行元件及校正元件等單元組成。當(dāng)一個(gè)控制系統(tǒng)的框圖中沒有反饋回路時(shí)，稱之為開環(huán)系統(tǒng)。開環(huán)系統(tǒng)較閉環(huán)系統(tǒng)簡單，其系統(tǒng)組成中沒有反饋元件和比較元件。開環(huán)控制系統(tǒng)可視為反饋量為零的特殊的閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)介于閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)之間。由于在設(shè)計(jì)自動(dòng)增益控制電路時(shí)，需要對輸出信號與輸入信號進(jìn)行比較，所以要運(yùn)用閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制。自動(dòng)增益控制電路組成框圖如圖 1.1 所示（1）可控增益放大器——用于放大輸入信號 ui，其增益大小取決于控制電壓UC。（2）振幅檢波器、直流放大器和比較器共同構(gòu)成反饋控制器—— 可控增益放大器的輸出交變信號→振幅檢波器變成直流信號→經(jīng)直流放大器放大輸出→在比較器中與參考電平 UR 比較產(chǎn)生直流控制電壓 UC→用于控制可控增益放大器的增益。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁ui反饋控制器 UC比較器 直流放大器振幅檢波器可控增益放大器AuURuo圖 1.1 自動(dòng)增益控制電路組成框圖工作原理——當(dāng)輸入 ui 幅度增加而使輸出 uo 幅度增加時(shí)→通過反饋控制器產(chǎn)生的控制電壓UC→就會使 Au 減?。环粗廊?。這樣，通過環(huán)路的反饋控制作用，可使輸入信號 ui 幅度增大或減小時(shí)，輸出信號 uo 幅度基本保持恒定或在一個(gè)很小的范圍內(nèi)變化，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的目的。自動(dòng)增益控制電路的作用是：當(dāng)輸入信號電壓變化很大時(shí)，保持接收機(jī)輸出電壓恒定或基本不變。具體地說，當(dāng)輸入信號很弱時(shí)，接收機(jī)的增益大，自動(dòng)增益控制電路不起作用；當(dāng)輸入信號很強(qiáng)時(shí)，自動(dòng)增益控制電路進(jìn)行控制，使接收機(jī)的增益減小。這樣，當(dāng)接收信號強(qiáng)度變化時(shí)，接收機(jī)的輸出端的電壓或功率基本不變或保持恒定。因此對 AGC 電路的要求是：在輸入信號較小時(shí)，AGC 電路不起作用，只有當(dāng)輸入信號增大到一定程度后，AGC 電路才起控制作用，使增益隨輸入信號的增大而減少。 為實(shí)現(xiàn)上述要求，必須有一個(gè)能隨外來信號強(qiáng)弱而變化的控制電壓或電流信號，利用這個(gè)信號對放大器的增益自動(dòng)進(jìn)行控制。由上述分析可知，調(diào)幅中頻信號經(jīng)幅度檢波后，在它的輸出中除音頻信號外，還含有直流分量。直流分量大小與中頻載波的振幅成正比，也即與外來高頻信號成正比。因此，可將檢波器輸出的直流分量作為 AGC 控制信號。AGC 電路工作原理：可以分為增益受控放大電路和控制電壓形成電路。增益受控放大電路位于正向放大通路，其增益隨控制電壓 U0而改變。控制電壓形成電路的 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁基本部件是 AGC 整流器和低通平滑濾波器，有時(shí)也包含門電路和直流放大器等部件。1.4 自動(dòng)增益控制放大器目前,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的手段很多,典型的有壓控放大器,也就是本文所要研究的自動(dòng)增益控制放大器。它是通過調(diào)整放大器一個(gè)控制端的電壓,就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)這個(gè)放大器的增益。因此,我們就可以通過反饋電路采集輸出端的電壓,通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)后(調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的功能就是規(guī)定的調(diào)整策略)加到放大器的控制端.就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制。1.5 本課題的研究內(nèi)容本文設(shè)計(jì)的電路主要是應(yīng)用于視頻放大的前級電壓放大，因此設(shè)計(jì)的電路需容納的頻帶范圍應(yīng)較寬，以至于使視頻信號通過。由于由于信號的脈沖寬度是 0.3 微秒，重復(fù)頻率 1.875 千赫茲，幅度波動(dòng)范圍是 1.5-3.0 伏，之間，并且電路應(yīng)該實(shí)現(xiàn)增益的閉環(huán)調(diào)節(jié)，通過此電路可以實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)調(diào)整，以至于使視頻信號強(qiáng)時(shí)自動(dòng)減小放大器的倍數(shù)，信號弱時(shí)自動(dòng)增大放大器的倍數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)信號的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁2 自動(dòng)控制增益電路增益的計(jì)算2.1 自動(dòng)控制增益計(jì)算2.1.1 計(jì)算原理自動(dòng)增益控制電路是一種在輸入信號變化很大的情況下，通過調(diào)節(jié)可控增益放大器的增益，使輸入信號幅值基本恒定或僅在小范圍內(nèi)變化的一種電路，其組成方框圖如下： 輸入信號振幅為 ，輸出信號振幅為 ,可控放大器增益為 ，即其是控制信號 的函數(shù)，則有：= ( )2.1.2 比較過程在 AGC 電路里，比較參量是信號電平，所以采用電壓比較器。調(diào)整網(wǎng)絡(luò)由電平檢測器、低通濾波器和直流放大器組成。反饋網(wǎng)絡(luò)檢測出信號振幅電平（平均電平或峰值電平），濾去不需要的較高頻率分量，然后進(jìn)行適當(dāng)放大后與恒定的參考電平 比較，產(chǎn)生一個(gè)誤差信號。控制信號發(fā)生器在這里可看作是一個(gè)比例環(huán)節(jié)，增益為 k1 。若 減小而使 減小時(shí)，環(huán)路產(chǎn)生的控制信號 將使增益 增大，從而使 趨于增大。若增大而使 增大時(shí)，環(huán)路產(chǎn)生的控制信號 將使 減小，從而使 趨于減小。無論何種情況，通過環(huán)路反饋不斷地循環(huán)反饋，都應(yīng)該使輸出信號振幅保持基本不變或僅在較小范圍內(nèi)變化。2.1.3 濾波器的作用環(huán)路中的低通濾波器是非常重要的。由于發(fā)射機(jī)功率變化，距離遠(yuǎn)近變化，電波傳播衰落等引起信號強(qiáng)度的變化是比較緩慢的，所以整個(gè)環(huán)路應(yīng)具有低通傳輸特性，這樣才能保證僅對信號電平的緩慢變化有控制作用。尤其當(dāng)輸入為調(diào)幅信號時(shí)，為了使調(diào)幅波的有用幅值變化不會被自動(dòng)增益控制電路的控制作用所抵消（此現(xiàn)象稱為反調(diào)制），必須恰當(dāng)?shù)倪x擇環(huán)路的頻率響應(yīng)特性，使對高于某一頻率的調(diào)制信號的變化無響應(yīng)，而僅對低于這一頻率的緩慢變化才有控制作用。這就主要取決于低通濾波器的截止頻率。2.1.4 控制過程說明設(shè)輸出信號振幅 與控制電壓 的關(guān)系為： yUc 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁根據(jù)式 = ( ) 則有：其中又有式中的 是控制信號為零時(shí)所對應(yīng)的輸出信號振幅， 和 是相應(yīng)的輸入信號振幅和放大器增益， 和 皆為常數(shù)，表示均線性控制。若低通濾波器對于直流信號的傳遞函數(shù) ，當(dāng)誤差信號 時(shí)，有圖（１）可寫出 和 、 之間的關(guān)系：當(dāng)輸入信號振幅 且保持恒定時(shí)，環(huán)路經(jīng)自身調(diào)節(jié)后達(dá)到新的平衡狀態(tài)，這時(shí)的誤差電壓又從以上兩式可知 ，否則與式（５）比較，將有 ，與條件不符合。同時(shí)也說明 ，即 AGC 電路是有電平誤差的控制電路。式中 、 和 均為比例系數(shù)。2.2 主要性能指標(biāo)AGC 電路的主要性能指標(biāo)有兩個(gè)：一是動(dòng)態(tài)范圍，二是響應(yīng)時(shí)間。2.2.1 動(dòng)態(tài)范圍AGC 電路是利用電壓誤差信號 去消除輸入信號振幅 與理想電壓振幅 之間電壓誤差的自動(dòng)控制電路。所以，當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)后，仍會有電壓誤差存在，從對 AGC 電路的實(shí)際要求考慮，一方面希望輸出信號振幅的變化越小越好，即與理 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁想電壓振幅 的誤差越小越好；另一方面也希望容許輸入信號振幅的變化越大越好，也就是說，在給定輸出信號幅值變化范圍內(nèi)，容許輸入信號振幅的變化越大，則表明 AGC 電路的動(dòng)態(tài)范圍越寬，性能越好。設(shè) 是 AGC 電路限定的輸出信號振幅最大值與最小值之比（輸出動(dòng)態(tài)范圍），即：為 AGC 電路容許的輸入信號振幅最大值與最小值之比（輸入動(dòng)態(tài)范圍），即：則有：= = = =上式中， 是輸入信號振幅最小時(shí)可控增益放大器的增益，顯然，這應(yīng)是它的最大增益。 是輸入信號振幅最大時(shí)可控增益放大器的增益，顯然，這應(yīng)是它的最小增益。比值 越大，表明 AGC 電路輸入動(dòng)態(tài)范圍越大，而輸出動(dòng)態(tài)范圍越小，則 AGC 性能越佳，這就要求可控增益放大器的增益控制倍數(shù) 盡可能大。也可稱為增益動(dòng)態(tài)范圍，通常用分貝數(shù)表示。2.2.2 響應(yīng)時(shí)間AGC 電路是通過對可控增益放大器增益的控制來實(shí)現(xiàn)對輸出信號振幅變化的限制，而增益的變化有取決于輸入信號振幅的變化。所以，要求 AGC 電路的反應(yīng)既要能跟得上輸入信號振幅的變化速度，又不會出現(xiàn)反調(diào)制現(xiàn)象，這就是響應(yīng)時(shí)間特性。對 AGC 電路的響應(yīng)時(shí)間長度的要求取決于輸入信號 的類型和特點(diǎn)，根據(jù)響應(yīng)時(shí)間長短分別有慢速 AGC 和快速 AGC 之分。而響應(yīng)時(shí)間長短的調(diào)節(jié)由環(huán)路帶寬決定， 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁主要是低通濾波器的帶寬。低通濾波器帶寬越寬，則響應(yīng)時(shí)間越短，但容易出現(xiàn)反調(diào)制現(xiàn)象。2.3 電路類型根據(jù)輸入信號的類型、特點(diǎn)以及對控制的要求，AGC 電路主要有兩種類型。2.3．1 簡單 AGC 電路在簡單 AGC 電路里，參考電平 。這樣，無論輸入信號振幅 大小如何，AGC 的作用都會使增益 減小，從而使輸出信號振幅 減小。其輸出特性如圖（２）所示。簡單 AGC 電路的優(yōu)點(diǎn)是線路簡單，在實(shí)用電路里不需要電壓比較器；缺點(diǎn)是對微弱信號的接收很不利，因?yàn)檩斎胄盘栒穹苄r(shí)，放大器增益仍會受到反饋控制而有所減小，從而使接收機(jī)靈敏度降低。所以，簡單 AGC 電路適用于輸入信號振幅較大的場合圖（２）簡單 AGC 電路輸入輸出特性　　　圖（３）延遲 AGC 電路的輸入輸出特性2.3.2 延遲 AGC 電路在延遲 AGC 電路里有一個(gè)起控門限，即比較器參考電平 。由式（５）可知它對應(yīng)的輸入信號振幅即為 ，也就是圖（３）的 。當(dāng)輸入信號 小于 時(shí)，反饋環(huán)路斷開，AGC 不起作用，放大器增益 不變，輸出信號 與輸入信號 成線性關(guān)系。當(dāng) 大于 后，反饋環(huán)路接通，AGC 電路開始產(chǎn)生誤差信號，使放大器增益 有所減小，保持輸出信號 基本恒定或僅有微小變化。當(dāng)輸入信號 大于 后，AGC 作用消失?？梢姡?與區(qū)間即為所容許的輸入信號的動(dòng)態(tài)范圍， 與 區(qū)間即為對應(yīng)的輸出信號的動(dòng)態(tài)范圍。這種 AGC 電路由于需要延遲到 之后才開始起控制作用，故稱為延遲AGC?！把舆t”二字不是指時(shí)間上的延遲。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁2.4 可控增益放大器控制放大器增益的方法主要有兩種：一種方法是通過改變放大器本身的某些參數(shù)，如發(fā)射極電流、負(fù)載、電流分配比、恒流源電流、負(fù)反饋大小等等來控制其增益；另一種方法是插入可控衰減器來改變整個(gè)放大器的增益。下面介紹兩種常用電路。晶體管增益控制電路晶體管放大器的增益取決于晶體管正向傳輸導(dǎo)納 ，而 又與晶體管工作點(diǎn)有關(guān)，所以，改變發(fā)射極平均電流 就可以使 隨之改變，從而達(dá)到控制放大器增益的目的圖（4）晶體管 特性圖（4）是晶體管 特性曲線，其中實(shí)線是普通晶體管特性，虛線是 AGC管特性。如果把靜態(tài)工作點(diǎn)選在 點(diǎn)，當(dāng) 時(shí)， 隨 增加而下降，稱為反向 AGC；當(dāng) 時(shí)， 隨 增加而下降，稱為正向 AGC。對于反向 AGC，當(dāng)輸入信號增強(qiáng)時(shí)，希望增益減小，即 減小，則 應(yīng)該減小，所以 的變化方向與輸入信號的變化方向正好相反，故稱為反向 AGC。而對于正向 AGC，當(dāng)輸入信號增強(qiáng)時(shí)，為使增益減小， 應(yīng)該增大，所以的變化方向輸入信號的變化方向相同?？刂齐妷杭瓤梢园l(fā)射極送入，也可以從基極送入。反向 AGC 的優(yōu)點(diǎn)是工作電流較小，對晶體管安全工作有利，但工作范圍較窄，而正向 AGC 正好相反。為了克服正向 AGC 工作電流較大的缺點(diǎn)，在制作晶體管時(shí)可以使其 特性的峰值點(diǎn)左移，同時(shí)使右端曲線斜率增大。專供增益控制用的AGC 管大多是正向 AGC 管。這種電路的缺點(diǎn)是，當(dāng)工作電流 變化時(shí)，晶體管輸入輸出電阻、電容也會發(fā)生變化，因此將影響放大器的幅頻特性、相頻特性和回路 Q 值。但由于電路簡單，在一些要求不太高的 AGC 電路中仍被廣泛應(yīng)用。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁圖 2.1 是簡單 AGC 電路。 組成低通濾波器，從檢波后的音頻信號中取出緩變直流分量作為控制信號直接對晶體管進(jìn)行增益控制。經(jīng)分析可知，這是反向AGC。調(diào)節(jié)可變電阻 ，可以使低通濾波器的截止頻率低于解調(diào)后音頻信號的最低頻率，避免出現(xiàn)反調(diào)制。圖 2.2 是集成電路中常用的發(fā)射極負(fù)反饋增益控制電路。 和 組成差分放大器。信號從 、 的兩個(gè)基極雙端輸入，從兩個(gè)集電極雙端輸出，控制信號 從管基極注入。兩個(gè)二極管 、 和電阻 、 構(gòu)成發(fā)射極負(fù)反饋，且有， 。二極管 、 導(dǎo)通與否取決于 和 上的壓降。圖 2.1 簡單 AGC 電路 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁圖 2.2 發(fā)射極負(fù)反饋增益控制電路當(dāng)控制電壓 很小時(shí)， 很小，流經(jīng) 和 上的平均電流各為 。如小于二極管導(dǎo)通電壓，則二極管 、 截止，這時(shí)差分放大器增益最小，在滿足深度負(fù)反饋條件時(shí)，雙端輸出增益可寫成當(dāng)控制電壓 逐漸增大， 增加，使 大于二極管導(dǎo)通電壓，則 、 導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻 將隨著導(dǎo)通電流 的增加而減小。如 取值較大，隨著 的增加，二極管的分流作用越來越大， 越來越小，發(fā)射極等效電阻 也越來越小，負(fù)反饋?zhàn)饔迷絹碓饺?，差分放大器增益越來越大，? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁制過程為 。這時(shí)的增益表達(dá)式為：可見，利用這種電路進(jìn)行增益控制時(shí)，控制電壓 應(yīng)隨著輸入信號增大而減小。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁3 自動(dòng)增益控制放大器的電路設(shè)計(jì)3.1 電路原理圖圖 3.1 自動(dòng)增益控制電路圖圖 3.1 中，電輸入信號由 J4 或者是聲音信號由 MK1 進(jìn)入經(jīng)電容 C12 濾波濾掉直流信號得到交流信號后送往運(yùn)放 JP2 的同相輸入端 8 腳，經(jīng)過運(yùn)算放大器的作用得到一個(gè)輸出信號，即可達(dá)到一個(gè)自動(dòng)增益控制電路。3.2 電路元器件選擇3.2.1 運(yùn)算放大器人們用的最熟悉和用得最多的音頻處理電路就是普通的運(yùn)算放大器。一般可將運(yùn)放簡單地視為：具有一個(gè)信號輸出端口（Out）和同相、反相兩個(gè)高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元，因此可采用運(yùn)放制作同相、反相及差分放大器。運(yùn)算放大器是用途廣泛的器件，接入適當(dāng)?shù)姆答伨W(wǎng)絡(luò)，可用作精密的交流和直流放大器、有源濾波器、振蕩器及電壓比較器。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁運(yùn)放的供電方式一般采用雙電源供電，其輸出可在零電壓兩側(cè)變化，在差動(dòng)輸入電壓為零時(shí)輸出也可置零。當(dāng)然，在需要時(shí)也可采用單電源供電方式。 圖 3.2 運(yùn)算放大器電路符號如果以電路符號來表示運(yùn)算放大器，則如圖 3.2 所示，可表示為三角形。它的兩個(gè)輸入部分分別叫做非倒相輸入(1N＋)和倒相輸入(IN－)。它以極大的放大率將倒相輸入端與非倒相輸人端之間的電壓放大，然后從輸出端(OUT)輸出。在該電路中，運(yùn)算放大器采用 MAX9814。MAX9814 是一款低成本、高性能放大器，具有自動(dòng)增益控制(AGC)和低噪聲信號偏置。器件具有低噪聲前端放大器、可變增益放大器(VGA)、輸出放大器、信號偏置電壓發(fā)生器和 AGC 控制電路。低噪聲前置放大器具有 12dB 固定增益；VGA 增益根據(jù)輸出電壓和 AGC 門限在20dB 至 0dB 間自動(dòng)調(diào)節(jié)。輸出放大器提供可選擇的 8dB、18dB 和 28dB 增益。在未壓縮的情況下，放大器的級聯(lián)增益為 40dB、50dB 或 60dB。輸出放大器增益由一個(gè)三態(tài)數(shù)字輸入編程。AGC 門限由一個(gè)外部電阻分壓器控制，動(dòng)作/釋放時(shí)間由單個(gè)電容編程。動(dòng)作/釋放時(shí)間比由一個(gè)三態(tài)數(shù)字輸入設(shè)置。AGC 保持時(shí)間固定為 30ms。低噪聲麥克風(fēng)偏置電壓發(fā)生器可為絕大部分駐極體麥克風(fēng)提供偏置。MAX9814 提供節(jié)省空間的 14 引腳 TDFN 封裝。該器件額定工作于-40°C 至+85°C 擴(kuò)展級溫度范圍。MAX9814 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 3.3 所示，接腳圖如圖 3.4 所示，電路接法如圖3.5（a）、(b)所示： 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁圖 3.3 MAX9814 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖MAX9814 的特 性 ：(a). 自動(dòng)增益控制(AGC)(b). 3 種增益設(shè)置(40dB、50dB、60dB) (c). 可編程動(dòng)作時(shí)間(d). 可編程動(dòng)作和釋放時(shí)間比(e). 2.7V 至 5.5V 電源電壓范圍(f). 低輸入噪聲密度 30nV/ (g). 低 THD：0.04% (典型值)(h). 低功耗關(guān)斷模式 (i). 內(nèi)置 2V 低噪聲麥克風(fēng)偏置 (j). 提供節(jié)省空間的 14 引腳 TDFN (3mm x 3mm)封裝(k). -40°C 至+85°C 擴(kuò)展級溫度范圍 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁圖 3.4 MAX9814 的接腳圖 3.5 MAX9814 的電路接法 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁3.2.2 可變電阻器阻 值 可 以 調(diào) 整 的 電 阻 器 ， 用 于 需 要 調(diào) 節(jié) 電 路 電 流 或 需 要 改 變 電 路 阻 值 的 場合 。 可 變 電 阻 器 可 以 改 變 信 號 發(fā) 生 器 的 特 性 ， 使 燈 光 變 暗 ， 啟 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 或 控 制 它的 轉(zhuǎn) 速 。 根 據(jù) 用 途 的 不 同 ， 可 變 電 阻 器 的 電 阻 材 料 可 以 是 金 屬 絲 、 金 屬 片 、 碳 膜或 導(dǎo) 電 液 。 對 于 一 般 大 小 的 電 流 ， 常 用 金 屬 型 的 可 變 電 阻 器 。 在 電 流 很 小 的 情 況下 ， 則 使 用 碳 膜 型 。 當(dāng) 電 流 很 大 時(shí) ， 電 解 型 最 合 用 ； 這 種 可 變 電 阻 器 的 電 極 都 浸在 導(dǎo) 電 液 中 。 電 勢 計(jì) 是 可 變 電 阻 器 的 特 殊 形 式 ， 它 使 未 知 電 壓 或 未 知 電 勢 相 平衡 ， 從 而 測 出 未 知 電 壓 或 未 知 電 勢 差 的 大 小 。 更 為 常 用 的 電 勢 器 只 不 過 是 一 個(gè) 有兩 個(gè) 固 定 接 頭 的 電 阻 器 ， 第 三 個(gè) 接 頭 連 到 一 個(gè) 可 調(diào) 的 電 刷 上 。 電 位 器 的 另 一 個(gè) 用途 是 再 音 響 設(shè) 備 中 用 作 音 響 控 制 ?？?變 電 阻 器 最 大 阻 值 的 讀 取 ：通 常 我 們 看 到 可 變 電 阻 器 上 的 阻 值 標(biāo) 稱 有 w503， w204， w102 等 等 ， 它 們 是什 么 意 思 呢 ？ w503 就 是 說 這 個(gè) 可 變 電 阻 器 的 阻 值 范 圍 是 0Ω ~~50KΩ ， 503 是50×10「 3」 Ω ═ 50KΩ ， 符 號 “「 n」 ”內(nèi) 的 值 表 示 n 次 方 。 同 理 w102 就 是1KΩ ， w204 就 是 200KΩ 。在 設(shè) 計(jì) 中 ， 用 到 焊接式可變電阻其外形圖如圖 3.6 所示： 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁圖 3.6 焊接式可變電阻的外形圖3.2.3 電解電容電 解 電 容 是 電 容 的 一 種 ， 介 質(zhì) 有 電 解 液 ， 涂 層 有 極 性 ， 分 正 負(fù) ， 不 可 接 錯(cuò) 。電 容 (Electric capacity)， 由 兩 個(gè) 金 屬 極 ， 中 間 夾 有 絕 緣 材 料 （ 介 質(zhì) ） 構(gòu) 成 。其 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 如 圖 3.7 所 示 ：圖 3.7 電 解 電 容 的 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 圖電解電容的原理：電 解 電 容 器 通 常 是 由 金 屬 箔 （ 鋁 /鉭 ） 作 為 正 電 極 ， 金 屬 箔 的 絕 緣 氧 化 層（ 氧 化 鋁 /鉭 五 氧 化 物 ） 作 為 電 介 質(zhì) ， 電 解 電 容 器 以 其 正 電 極 的 不 同 分 為 鋁 電解 電 容 器 和 鉭 電 解 電 容 器 。 鋁 電 解 電 容 器 的 負(fù) 電 極 由 浸 過 電 解 質(zhì) 液 （ 液 態(tài) 電 解 質(zhì) ）的 薄 紙 /薄 膜 或 電 解 質(zhì) 聚 合 物 構(gòu) 成 ； 鉭 電 解 電 容 器 的 負(fù) 電 極 通 常 采 用 二 氧 化 錳 。由 于 均 以 電 解 質(zhì) 作 為 負(fù) 電 極 （ 注 意 和 電 介 質(zhì) 區(qū) 分 ） ， 電 解 電 容 器 因 而 得 名 。電 解 電 容 的 特 點(diǎn) :電 解 電 容 器 特 點(diǎn) 一 ： 單 位 體 積 的 電 容 量 非 常 大 ， 比 其 它 種 類 的 電 容 大 幾 十到 數(shù) 百 倍 。 電 解 電 容 器 特 點(diǎn) 二 ： 額 定 的 容 量 可 以 做 到 非 常 大 ， 可 以 輕 易 做 到 幾 萬 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁μ f 甚 至 幾 f（ 但 不 能 和 雙 電 層 電 容 比 ） 。 電 解 電 容 器 特 點(diǎn) 三 ： 價(jià) 格 比 其 它 種 類 具 有 壓 倒 性 優(yōu) 勢 ， 因 為 電 解 電 容 的 組成 材 料 都 是 普 通 的 工 業(yè) 材 料 ， 比 如 鋁 等 等 。 制 造 電 解 電 容 的 設(shè) 備 也 都 是 普 通 的 工業(yè) 設(shè) 備 ， 可 以 大 規(guī) 模 生 產(chǎn) ， 成 本 相 對 比 較 低 。4 輸出信號波形圖 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁4.1 主放大器基本原理主放大器用來將“前中”輸出的全部中頻回波信號進(jìn)行足夠的放大，再經(jīng)檢波、視放后，送到距離顯示器和環(huán)視顯示器以供觀察和測距；經(jīng)中放選通級選擇的中頻回波信號，也經(jīng)檢波、視放后送到天線控制系統(tǒng)，以保證天線對選定的目標(biāo)進(jìn)行角度自動(dòng)跟蹤。4.1.1 組成901 組合由公共中放（四級） 、跟蹤支路、距離支路（兩支路均包括兩級中放、一級檢波、兩級視放，不同的是跟蹤支路中放第一級是選通級）和增益控制電路組成。4.1.2 簡要工作過程“前中”輸出的中頻信號，經(jīng)四級公共柵極調(diào)諧放大器（G1234）放大后分兩路輸出，一路送到距離支路再經(jīng)兩級中放(G11、G12)，一級檢波（G13）,輸出正視頻脈沖，再經(jīng)兩級視放（G14、G15）送到 902 組合，經(jīng)波段轉(zhuǎn)換繼電器 J2-8 送到兩波段公用視放（G2-18）,最后輸出負(fù)視頻脈沖，送到距離顯示器（903 組合）和環(huán)視顯示器（911 組合） ；另一路送到跟蹤支路，經(jīng)中放選通級（G6）選出所需的回波并加以放大，再經(jīng)一級中放（G8） ，一級檢波（G7）輸出負(fù)視頻脈沖，再經(jīng)兩級視放（G8、G9）后又分兩路，一路送到天線控制系統(tǒng)的自動(dòng)跟蹤（906）組合，以保證天線對選定目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤；另一路送到增益控制 G3、G4 兩級。4.1.3 晶體電流濾波電路“1、2 波段”晶體電流濾波電路相同，均由濾波器 LB1、LB2 組成。它的作用是取直流分量作為晶體電流指示。在 907 和 928 組合中也有晶體電流濾波器，作用相同。4.1.4、燈絲電源濾波電路“1、2 波段”燈絲電源濾波電路相同，均由 L6、7、8、9 和 C4、9、13、18組成。它的作用是保證各電子管燈絲電流的穩(wěn)定，從而使放大器工作穩(wěn)定。4.2 主放大器（901、902 組合）901、902 組合分別為“1、2 波段”主放大器組合。它們均裝在主控臺左后方。兩組合在結(jié)構(gòu)和原理上基本相同，現(xiàn)以“1 波段”為例進(jìn)行討論。4.2.1 用途在放大器用來將“前中”輸出的全部中頻回波信號進(jìn)行足夠的放大，再經(jīng)檢波、 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 22 頁視放后送到距離顯示器以供觀察和測距；經(jīng)中放選通級選擇的中頻回波信號，也經(jīng)檢波、視放后送到天線控制系統(tǒng)，以保證天線對選定的目標(biāo)進(jìn)行角度自動(dòng)跟蹤。4.2.2 組成901 組合由公共中放（四級） 、跟蹤支路、距離支路（兩支路均包括兩級中放、一級檢波、兩級視放，不同的是跟蹤支路中放第一級是選通級）和增益控制電路組成。4.2.3 簡要工作過程“前中”輸出的中頻信號，經(jīng)四級公共柵極調(diào)諧放大器（G1、2、3、4）放大后分兩路輸出，一路送到距離支路再經(jīng)兩級中放（G11、12） ，一級檢波（G18）,輸出正視頻脈沖，再經(jīng)兩級視放（G14、15）送到 902 組合，經(jīng)波段轉(zhuǎn)換繼電器 J2-8 送到兩波段公用視放（G2-18）,再輸出負(fù)視頻脈沖，送到距離顯示器（903 組合）和環(huán)視顯示器（911 組合） ；另一路送到視頻支路，經(jīng)中放選通級（G5）選出所需的回波并加以放大，再經(jīng)一級中放（G6） ，一級檢波（G7）輸出負(fù)視頻脈沖，再經(jīng)兩級視放（G8、G9）后又分兩路，一路送到天線控制系統(tǒng)的自動(dòng)跟蹤（906）組合，以保證天線對選定目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤；另一路送到增益控制電路，以產(chǎn)生自動(dòng)增益控制電壓，送到本組合公共中放前兩級（G1、G2）和“前中”后三級（G4-2、3、4）柵極，以控制整個(gè)“1 波段”接收機(jī)的增益。4.2.4 主要電路的工作原理為了深入了解主放大器的情況，下面我們再來對主要電路作進(jìn)一步的討論。(1) 主中頻放大器主中頻放大器用來放大中頻脈沖信號，擔(dān)負(fù)著接收機(jī)的主要放大任務(wù)，由 901組合電路原理圖可看出，主中放各級除選通級外均為典型的柵極單調(diào)諧放大器。柵極單調(diào)諧中頻放大器均由高頻五極管 6J4P 裝成，其電路如圖 4-26 所示，諧振回路由本級輸出電容和接在下一級柵極的電感 L 以及下級輸入電容、接線分布電容等組成。調(diào)整電感 L 的銅芯可改變槽路的諧振頻率，使之與 30MHz 諧振，以取得最佳放大。Ra 是為滿足帶寬要求而加的負(fù)載電阻，Ra 越小，頻帶越寬增益越小。此數(shù)值應(yīng)適當(dāng)選擇。不能過大或過小。RkCk 為陰極自給偏壓電路，適當(dāng)選取其數(shù)值，可得到合適的工作點(diǎn)。RbCb 為去耦電路，它對直流電源來說是 L 式濾波，對本級來說是去耦，即本級信號被 Cb 短路到地，殘余部分降在 Rb 上，防止通過直流電源耦合到其他級干擾其 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁工作。Ca 對 30MHz 信號相對于短路，這里起隔直流作用。跟蹤支路中放第一級(G5)為選通級，用來選擇所需之目標(biāo)回波中頻信號，以保證天線跟蹤選定之目標(biāo)。選通級電路由 6J4P 五極管裝成。陽極與柵極的接法與一般電路相同，陰極也基本相同，簾柵極也基本相同，簾柵極通過開關(guān) K1 和繼電器 J2 常閉接點(diǎn)接到分壓器上，由—105 伏直流電源分得約—10 伏電壓，所以平時(shí)該管截止，中頻信號不能通過。當(dāng)距離顯示器上電瞄準(zhǔn)線對準(zhǔn)了選定目標(biāo)回波時(shí)，903 組合送來的寬度 0.3微秒、幅度+140 伏窄波門脈沖通過開關(guān) K1 和繼電器 J2 常閉接點(diǎn)加到簾柵極，使管子導(dǎo)電，此時(shí)被選定的目標(biāo)回波中頻信號加到柵極，因此能夠通過并被放大，但寬度變?yōu)?0.3 微秒。開關(guān) K1 的“+120V”檔是為調(diào)試而設(shè)的。平時(shí)處于“波門”位置，只有調(diào)試時(shí)才處于“+120V”位置。Ⅲ狀態(tài)時(shí)，J2 動(dòng)作，選通級全開放。G5 陰極上除接有自給偏壓外，還有+120 伏電源經(jīng) R10 和 W1 分得一定電壓作為陰極偏壓。W1 改變時(shí)，即改變了跟蹤支路的增益，從而改變了天線自動(dòng)跟蹤的靈敏度，所以 W1 叫“自動(dòng)跟蹤靈敏度”調(diào)整。因跟蹤支路和距離支路第一級柵極是并聯(lián)的，而跟蹤支路選通級導(dǎo)通時(shí)。輸入阻抗較平時(shí)改變很大，為減小對距離支路增益的影響，在 G5 柵極串入電阻 R16.(2) 檢波器檢波器用來把中頻信號的包絡(luò)取出來，輸出視頻信號?！? 波段”跟蹤支路檢波器電路由 6H6P 型雙二極管 G7 左半管裝成。C24 、C37 為檢波負(fù)載。輸入端的中頻信號加到 L7 與分布電容組成的槽路兩端，通過 R51 加到 G7 兩極，因正半周 G7 不導(dǎo)電，所以中頻信號通過 G7 后被整流，變?yōu)榘氩}沖，經(jīng)電容濾波變?yōu)閷?shí)線所示波形，再經(jīng)電感濾波而得到頂部平穩(wěn)的視頻脈沖輸出。插孔 CK4 用來測量檢波電流。R28、C25 供測量用，平時(shí)被電話插孔 CK4 短路，測量時(shí)，電話插頭插入后接入電路。R28、C25 可防止插頭插入或拔出時(shí)中斷檢波電路以及起到濾波作用。當(dāng)距離上瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，此電流約為幾個(gè)微安，當(dāng)選通級簾柵極接+120 伏且回波又較多時(shí)，電流可達(dá)十?dāng)?shù)毫安。距離支路檢波器由 G13（6H6P）右半管裝成，其電路及原理與跟蹤支路相似。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 24 頁因中頻信號加到 G13 陽極，所以輸出正視頻脈沖。(3) 視頻放大器視頻放大器用來放大視頻脈沖信號。由于視頻脈沖寬度很窄（0.3、0.5 或 1.2微秒） ，所以包含的頻率成分很多。只有將這些不同頻率成分給以同等放大，才能使信號不失真。這就要求視放有足夠的帶寬。增益和帶寬是矛盾的，這一矛盾必須解決。1) 跟蹤支路視放該支路視放有兩極，電路見 901 組合電原理圖。第一級（G8）用 6J4P 型五極管（接成三極管）裝成阻容耦合電壓放大器。第二級為輸出級，要求功率增益大，因而用功率五極管 6P9P 裝成阻容耦合功率放大器。兩級都有陰極自給偏壓。陽極電源由 941 組合+300 伏整流器供給，第一級有去耦電路 R32、C27。為解決增益和帶寬的矛盾，采取了下列措施：首先第一級將五極管接成三極管，因而內(nèi)阻減小可增加帶寬。其次第二級陽極負(fù)載電阻 R35 阻值較小，以增加帶寬。最后兩級陽極都有高頻補(bǔ)償電路（L9、L10） ，以增加高頻端的帶寬。因陽極電路有本級輸出電容、次級輸入電容和接線分布電容并聯(lián)在負(fù)載電阻兩端，這些電容數(shù)值較小，對矩形脈沖的低、中頻成分呈現(xiàn)容抗較大，近似開路，影響不大。但對矩形脈沖的高頻成分呈現(xiàn)容抗不大，旁路作用明顯，相當(dāng)于負(fù)載電阻變小，使增益降低，引起波形失真。陽極串入電感后，對低、中頻諧波成分呈現(xiàn)感抗小，近似短路，不起作用，但對高頻諧波成分，它和上述電容組成諧振回路，阻抗很大，提高了高頻增益，避免了高頻失真。2) 距離支路視放距離支路視放共三級，本組合兩級（G14、16） 、902 組合一級（G2-18）(此級“1、2 波段”公用)。其電路見組合電原理圖。前兩級用 6J4P 五極管（接成三極管）裝成阻容耦合電壓放大器。末級用 6P3P 極射四極管裝成阻容耦合功率放大器。前兩級陽極電源由 941 組合+300 伏電子穩(wěn)壓器供給，有去耦電路。末級陽極電源由 942組合+300 伏整流器供給。距離支路視放與跟蹤支路視放的相同點(diǎn)是：陽極負(fù)載電阻較小，以增加帶寬，第二級陽極接有高額補(bǔ)償電感 L14。不同點(diǎn)是本支路視放均無陰極自給偏壓。首、末兩級（G14、G2-18）因輸入正脈沖，為防止產(chǎn)生柵流，柵極由—105 伏分壓取得 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 25 頁負(fù)偏壓。第二級（G15）因輸入負(fù)脈沖，故未接負(fù)柵偏壓，這一級除陽極有高額補(bǔ)償外，陰極也有高額補(bǔ)償。由于 C52 容量小，對視頻脈沖的低頻成分呈現(xiàn)容抗大，相當(dāng)于開路，所以 G15 的輸入信號是整個(gè)輸入信號在 R64、R65 上分壓后的一部分，因而輸出幅度較小。但對視頻脈沖的高頻成分，C52 很小，相當(dāng)于短路，整個(gè)輸入信號全部加到 G15 柵極，因而輸出幅度較大，從而使高頻成分得到補(bǔ)償，減小波形失真。(4) 增益控制電路增益控制電路可用“手控”或“自動(dòng)”方式調(diào)整和控制接收機(jī)的增益。它由6N6P 雙三極管（G10）裝成。左半管接成自動(dòng)增益檢波器，右半管接成增益控制直流放大器。在天線進(jìn)行自動(dòng)跟蹤時(shí)，采用自動(dòng)增益控制。在其它工作方式時(shí)，采用手控增益，手控增益和自動(dòng)增益轉(zhuǎn)換由“腳踏開關(guān)”和 912 組合的“工作——指揮儀控制”開關(guān)控制繼電器 J1-1 來實(shí)現(xiàn)。1)手控增益[1]作用手控增益電路用來在天線非自動(dòng)工作方式時(shí)，通過調(diào)整 901 和 904 組合面板上的“增益”旋鈕來改變接收機(jī)的增益，以便在顯示器上獲得良好的觀察條件。例如受到強(qiáng)干擾或目標(biāo)在近距離的物中時(shí)，可適當(dāng)壓低增益，以利于從干擾或地物中識別目標(biāo)。在一般情況下，應(yīng)將二增益旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到頭，使接收機(jī)增益最大，便于遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。[2] 工作手控增益情況下，繼電器 J1 不工作，常閉接點(diǎn) 1、2 接通。此時(shí)，自動(dòng)增益檢波器（G10 左半管）輸出開路。增益控制放大器（G10 右半管）柵極被接至“增益”電位器 W1-3 的滑臂上。增益控制放大器是一級陰隨器，陽極接+120 伏電源，陰極經(jīng)電阻 R43 接至—105 伏電源上，因此該級陽、陰極間電壓實(shí)際是 225 伏。陽流流過陰極負(fù)載 R43產(chǎn)生上正下負(fù)的壓降，使陰極電位提高，其極性與—105 伏相反。這樣，從陰極輸出（對地）的增益控制電壓，就是這兩電壓之差。此電壓加至前中后三級和主中前兩級的柵極。由電位器 W1-2、W4-3、W1-3 和 W1-42 組成的分壓器接在—105 伏電源上。由 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 26 頁于 C10 右半管柵極經(jīng) J1 常閉接點(diǎn)接在 W1-3 的滑臂上，所以調(diào)整 W1-2、W4-8、W1-3中的任一個(gè)電位器，都能改變 G10 右半管柵極電位，從而使增益控制放大器陰極輸出的增益控制電壓發(fā)生變化。電位器 W1-3 和 W4-8 為手控增益旋鈕，分別裝在 901 和 904 組合面板上。它們的作用都是用來控制接收機(jī)的增益，分裝的目的是為了操作的方便。為了避免中放產(chǎn)生柵流而使被放大的信號波形失真，要求輸出的增益控制電壓不能為正，為此需進(jìn)行“零偏壓裝定” ?！傲闫珘貉b定”的原理和方法如下：將 901 和 904 組合的“增益”旋鈕右旋到頭，使增益最大，即 W1-3 滑臂位于最左端，W4-8 滑臂位于最右端（將 W4-8 短路） ，裝定 W1-2 使直流發(fā)大器柵極取得約—105 伏電源電壓，使陰極輸出的增益控制電壓為零伏。這樣就保證了在增益最大時(shí)，輸出的增益控制電壓為零伏。受控級不產(chǎn)生柵流。W1-2 的調(diào)整軸裝在組合面板上，標(biāo)有“自動(dòng)增益調(diào)整”字樣。2)自動(dòng)增益[1]作用當(dāng)天線對目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤時(shí)，由于目標(biāo)距離、航向的變化，將使接收機(jī)輸出的視頻脈沖回波的幅度發(fā)生變化，平均電壓也隨著發(fā)生變化。例如當(dāng)目標(biāo)臨近時(shí)，該目標(biāo)的視頻回波信號不斷增大，平均電壓也不斷增大，這樣跟蹤支路輸出的視頻回波信號，一方面因目標(biāo)偏離電軸，幅度受 24 周/秒調(diào)制（24 周/秒包絡(luò)即誤差信號，是天線自動(dòng)跟蹤的基礎(chǔ)） 。另一方面，其幅度還隨著目標(biāo)距離和航向的變化而變化，使 24 周/秒包絡(luò)的幅度不但與目標(biāo)在角度上的偏差有關(guān)，還和距離、航向有關(guān)（如距離近時(shí)，24 周/秒包絡(luò)幅度大） 。這種距離和航向的變化引起誤差信號的額外變化，將干擾天線的自動(dòng)跟蹤。設(shè)置自動(dòng)增益控制電路即為了解決這一矛盾。當(dāng)被跟蹤目標(biāo)的距離、航向變化而使視頻信號的平均值變化時(shí)，本電路能自動(dòng)的改變送到前中后三級和主中前二級柵極負(fù)電壓，距離遠(yuǎn)時(shí)回波小，輸出的負(fù)電壓小，增益大；當(dāng)目標(biāo)距離雷達(dá)近時(shí)，回波幅度增大，輸出負(fù)電壓也大，使增益減小。這樣就可使跟蹤支路輸出的視頻信號的平均值不變，視頻信號的 24 周/秒包絡(luò)（誤差信號）的大小只與目標(biāo)偏離天線電軸的角度大小有關(guān)，而與目標(biāo)距離、航向無關(guān)。同時(shí)，由于自動(dòng)增益的作用，接收機(jī)不致飽和，這就防止了 24 周/秒誤差信號與被限制掉的可能。[2]工作原理 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 27 頁天線在自動(dòng)跟蹤工作方式時(shí)，繼電器 J1 工作，常開接點(diǎn) 1、3 接通。增益控制放大器（G10 右半管）柵極接至自動(dòng)增益檢波器（G10 左半管）的輸出端。檢波管陰極經(jīng)分壓器 R39、R38 從+120 伏電源取得約+30 伏電壓，使該管陰極比陽極高 32 伏（零偏壓裝定時(shí)使陽極為—2 伏） 。當(dāng)跟蹤支路送來的視頻信號幅度小于 32 伏(絕對值)時(shí)，檢波管不導(dǎo)電，無輸出。G10 右半管柵極經(jīng) J1 常開接點(diǎn)從“零偏壓裝定”電位器 W2 上取得—2 伏電壓，使其陰極輸出為零伏，相當(dāng)于手控時(shí)的最大增益。這是接收遠(yuǎn)距離及弱小回波所需要的。當(dāng)目標(biāo)距離越來越近時(shí)，回波幅度增大。當(dāng)跟蹤支路送來的視頻信號幅度大于32 伏時(shí)，檢波管導(dǎo)電，C36 充電，因二極管內(nèi)阻很小，充電時(shí)間常數(shù)小。充電較快。于是在脈沖區(qū)間，C36 兩端形成下正上負(fù)的電壓，在脈沖間隙時(shí)間，檢波管截止，C36 經(jīng) W2、R41、R40 放電，由于放電時(shí)間常數(shù)大，C36 上電荷放掉很少，電壓幾乎保持不變。由于 C36 充電快，放電慢，通過反復(fù)的充放電過程，就把寬度 0.3 微秒、重復(fù)頻率 1、875KHz 視頻脈沖 24 周/秒調(diào)幅包絡(luò)“檢”出來了。這個(gè)電壓包含視頻信號平均電壓和 24 周/秒交流信號兩部分。如果將檢波器輸出端（R41、W2 兩端）的電壓（其波形同 C36 上電壓，但幅度小些）直接加到 G10 右半管柵極，則經(jīng)放大后，從陰極輸出的增益控制電壓中的 24周/秒交流成分將抵消回波幅度的 24 周/秒變化。經(jīng)增益控制后，跟蹤支路輸出的視頻信號將無 24 周/秒幅度變化，天線就不能進(jìn)行自動(dòng)跟蹤了。為了保留 24 周/秒包絡(luò)信號，本電路輸出的增益控制電壓中，不應(yīng)包含 24 周/秒交流成分。為此，在檢波器輸出端并聯(lián)上濾波電容 C38，C38 容量很大（1 微法）對 24 周/秒交流信號相當(dāng)于短路，24 周/秒信號就降在 R40 上，而不加到 C10 右半管柵極。經(jīng) C38 濾波后加到 G10 右半管柵極的電壓波形。將這樣一個(gè)與目標(biāo)回波幅度平均值成正比的負(fù)電壓，加到前中后三級（“2 波段”只加到后 2 級）和主中前兩級，就使接收機(jī)增益得到調(diào)節(jié)。回波小時(shí)增益大，回波大時(shí)增益小。經(jīng)過這種以變應(yīng)變的作用后，結(jié)果使跟蹤支路輸出的視頻信號平均值保持不變，從而使 24 周/秒包絡(luò)信號的幅度只和目標(biāo)的偏差有關(guān)，消除了目標(biāo)距離遠(yuǎn)近及航向變化對天線自動(dòng)跟蹤的不良影響。因?yàn)V波電容 C38 較大，本電路只能對慢速變化的信號起控制作用。一般目標(biāo)距離、航向變化而引起的視頻信號平均值的變化是非常緩慢的，所以可得到較好的自動(dòng)增益控制，但對目標(biāo)有效反射面積變化所引起的回波幅度的快速變化，本電路則不能起到增益控制作用。這個(gè)任務(wù)由天線控制系統(tǒng) 906 組合中的自動(dòng)增益控制作用。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 28 頁這個(gè)任務(wù)由天線控制系統(tǒng) 906 組合中的自動(dòng)增益控制電路來完成。它能對這種快速變化起自動(dòng)增益控制控制作用，而對變化更快的 24 周/秒或 37.5 周/秒誤差信號則仍能保留下來。因此接收機(jī)中的增益控制電路稱為“惰性自動(dòng)增益控制電路” 。4.3 自動(dòng)頻率控制電路（907、928 組合）4.3.1 用途自動(dòng)頻率控制電路用來改變本地振蕩器的頻率，以保證發(fā)射機(jī)和本地振蕩器頻率之差始終是額定中頻，以使接收機(jī)正常工作。接收機(jī)各中放槽路都固定調(diào)諧在 30MHz，當(dāng)磁控管和本證頻率之差正好是 30MHz時(shí)，回波信號得到最有效的放大。然而雷達(dá)在工作過程中，由于溫度、濕度、電源和負(fù)載等的變化，會使磁控管和本振頻率發(fā)生變化，使其差頻偏離 30MHz，回波信號不能被有效地放大，這樣，差頻的變化在接收機(jī)中轉(zhuǎn)化為信號幅度的變化，這將直接影響到天線控制系統(tǒng)的跟蹤性能。甚至差頻超出中放帶寬之外，接收機(jī)便不能正常工作。為保證磁控管和本振頻率變化時(shí)，讓差頻始終保持在 30MHz,使接收機(jī)具有最佳的性能，采用了自動(dòng)頻率控制電路。例如當(dāng)發(fā)射頻率升高時(shí)，自頻控電路就會使本振頻率相應(yīng)的升高，反之，則相應(yīng)下降，從而使差頻穩(wěn)定在 30MHz。4.3.2 組成自動(dòng)頻率控制電路由截止衰減器（“2 波段”還有吸收衰減器） 、自頻控混頻器、中頻放大器、鑒頻器、視放、鉗位器和幻象器等組成。除衰減器和混頻器位于高頻裝置外，其余均在自動(dòng)頻率控制組合。 “1 波段”裝在 907 組合， “2 波段”裝在 928組合。4.3.3 簡要工作過程由截止衰減器從主波導(dǎo)中取出一部分發(fā)射能量，與本振輸出的高頻等副信號在自頻控混頻器混頻后，得到差頻信號。該信號被送到 907 組合，先經(jīng)兩級公共中放放大，然后分兩路，每路各經(jīng)一級中放送至鑒頻器。鑒頻器對差頻信號進(jìn)行頻率鑒別，當(dāng)“察覺”其對 30MHz 有偏差時(shí)，就將頻率偏差變成極性和幅度不同的視頻脈沖。4.4 波形圖 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 29 頁4.1 電路4.2 輸入端中頻信號 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 30 頁4.3 整流信號4.4 視頻信號 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 31 頁結(jié) 論在通信系統(tǒng)和電子設(shè)備中 , 為了提高技術(shù)性能 , 或者實(shí)現(xiàn)某些特殊的高指標(biāo)要求 , 廣泛的采用自動(dòng)增益控制電路。在本文中詳細(xì)介紹了自動(dòng)增益控制的概念及原理，對自動(dòng)增益控制放大器的原理也進(jìn)行了討論及分析。確定了實(shí)現(xiàn)增益控制功能的放大器增益范圍，并且設(shè)計(jì)出具體的電路，對各部分電路的工作原理也進(jìn)行了詳細(xì)介紹。在文章的最后，列出了具體實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，對存在的問題也有了一定的認(rèn)識。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)增益控制的研究也在不斷的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的方法也在不斷的完善，改進(jìn)目前在性能方面的一些不足，得到更大的提高。畢業(yè)設(shè)計(jì)過程即將結(jié)束， 它讓我真正體驗(yàn)到“紙上得來終覺淺，欲知此事需躬行”的道理。讓我真正體驗(yàn)了鄧小平爺爺所說“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)” 。 讓我真正體會“我聽到的我會忘掉，我看到的我能記住，我做過的才真正明白” 。每次學(xué)習(xí)結(jié)束后，都根據(jù)自己的情況去感悟，去反思，我實(shí)習(xí)的學(xué)得了什么呢？雖然在設(shè)計(jì)中我不是完全懂，但我學(xué)會思考，學(xué)會學(xué)習(xí)。老師們耐心地一一給我講解原理，分析電路原理圖，讓我 “知其然，而知其所以然” ，讓我學(xué)會從理論聯(lián)系到實(shí)際。還有同學(xué)的幫助、鼓勵(lì)和提醒讓我受益匪淺。從得出電路，到理解原理，以及畫 PCB 圖和最后制成電路板，對于我來說，每一個(gè)步驟都是那么困難，有時(shí)候花了一整天時(shí)間也沒有完成一個(gè)小小的步驟?。〉牵叶疾粫倚摹Ｎ視业阶约旱腻e(cuò)誤在哪里，分析應(yīng)該如何去完成，進(jìn)而攻克它。這次設(shè)計(jì)讓我明白了有時(shí)想是沒有用處的，還必須去考察，去學(xué)習(xí)，去實(shí)踐考察，只有這樣才能有實(shí)質(zhì)的進(jìn)步，還有要和同學(xué)共同討論，解決各種困難，在困難中你能了解更多的非課本的知識，還能再找錯(cuò)誤的同時(shí)鍛煉你的觀察力，更多的則需要我們每個(gè)人在設(shè)計(jì)結(jié)束后根據(jù)自己的情況去感悟，去反思，勤時(shí)自勉，有所收獲，并將這種感悟運(yùn)用到我們生活和學(xué)習(xí)中去，學(xué)以致用。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 32 頁致 謝時(shí)光如梭，歲月飛逝，眨眼間大學(xué)四年就要結(jié)束了，在這看似很長的四年里，因?yàn)橛芯磹鄣睦蠋?、親