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1、 题 目 名 称: _基于AD603的自动增益控制设计与实现 摘要自动增益控制电路已广泛用于各种接收机、录音机和信号采集系统中，另外在光纤通信、微波通信、卫星通信等通信系统以及雷达、广播电视系统中也得到了广泛的应用。本课题主要研究AD603以及它在自动增益控制电路中的运用，设计了一个由AT89S51单片机控制的、利用AD603和运算放大器组成的自动增益控制电路系统，达到了本课题的研究任务。本课题介绍了自动增益控制的概念原理以及AT89S51单片机的工作原理，最后对系统的测试结果以及设计与实现中应该注意的问题也做了详细分析。关键词： 放大器；自动增益控制；电压跟随器；滤波器ABSTRACT Th
2、e automatic gain control electric circuit has been widely used in all kinds of receivers、tape recorders and signal gathering systems, and also been used in communications system radar, the broadcast television system and optical fiber communications, microwave communications, satellite communication
3、s.This topic mainly studies to the AD603 and the application in the automatic gain control,and made a system control by AT89S51 single chip,this automatic gain control system consist of AD603 and operational amplifier,this system received the assignment of this topic. This topic also introduced in t
4、he concept principle of the automatic gain control as well as to the principle of work of AT89S51 single chip, and it pays attention to the question to the test result of this system .Finally we have make some analysis to the design.Key words：Automatic Gain Control；AD603；AT89S51；Single Chip; Operati
5、onal Amplifier 目录 一 绪论1二 自动增益电路1（一） 自动增益的概念11. 自动增益控制（AGC）1（二） 自动增益控制电路11. AGC电路的目的与要求12. AGC电路框图23.放大器增益控制的方法2（三） AGC的性能指标51.动态范围52.响应时间5三 AD603及其运用7（一） AD603概述71. AD603的特点、内部结构和工作原理7（2）AD603引脚排列、功能及极限参数7（二） 高增益要求下的AD603级联应用101.顺序控制方式（优化S/N）102. 并联控制方式103. 低增益波动方式（最小增益误差方式）114. AGC实用电路115. AD603注意事
6、项13四 基于AD603的自动增益控制设计14（一） 方案选择141.放大及增益控制部分142.有效值测量部分153.自动增益部分154.系统总体框图16（二） 具体电路分析161.输入缓冲及放大部分162.峰值检波173.自动增益控制175. 系统总图18五 软件系统19（一） 核心程序19（二）单片机控制过程24（三）系统调试251.测试仪器252.测试过程25结论26参考文献27致谢29一 绪论随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展，自动增益控制电路越来越被人们熟知并且广泛的应用到各个领域当中。自动增益控制线路，简称AGC线路，A是AUTO（自动），G是GAIN（增益）
7、，C是CONTROL（控制）。它是输出限幅装置的一种，是利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整。当输入信号较弱时，线性放大电路工作，保证输出声信号的强度；当输入信号强度达到一定程度时，启动压缩放大线路，使声输出幅度降低，满足了对输入信号进行衰减的需要。也就是说，AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自动控制增益的幅度，扩大了接收机的接收范围，它能够在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞。在电路设计中，这种线路被大量的运用，从尖端的雷达技术到日常的广播电视系统，
8、自动增益控制无疑很好的解决了各种技术中存在的信号强度问题。目前，实现自动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来实现自动增益控制的目的，也就是自动增益控制放大器。本系统设计利用可变增益宽带放大器AD603 来提高增益和扩大AGC控制范围;通过软件补偿减小增益调节的步进间隔和提高准确度；输入部分采用低噪声,高速运放OP37作跟随器提高输入阻抗，使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激。 二 自动增益电路在现代通信系统和电子设备中，为保证通信高度稳定，广泛采用了各种类型的自动控制电路，以改善设备的性能指标。 （一） 自动增益的概念1. 自动增益控制（AGC）自动增益控制能自动
9、控制系统中某级或某几级放大器的增益大小，使电路或者系统能在外来信号强弱悬殊的条件下，保持输出电平为某一设定值。它主要运用在各类通信、广播、报警等系统中。自动控制的基本组成框架如图2-1所示：图1.1自动控制的基本框架 （二） 自动增益控制电路 自动增益控制电路是接收设备中不可缺少的电路。自动增益控制电路在某种条件下，也称作自动电压（电平）控制电路。1. AGC电路的目的与要求接收机工作时，它所收到的信号强度有很大的差异，数值可能由几uA到几百mA，强弱之比约为103104数量级。假如接收机的增益是常数，则过强的输入信号则会引起大信号堵塞，增加混频的组合频率干扰及非线性失真，输入信号过强也会引起
10、后级中频放大器的工作范围超出线性区进入饱和区或者截止区，使信号产生严重失真。电视接收机若遇到这种情况，信号的同步脉冲会被压缩或者削去，导致同步失控。使图像严重失真或者使图像同步不稳。自动增益控制的作用是当输入信号强弱变化很大时，能自动保持接收机输出电压基本不变。也就是，当输入信号较弱时，AGC电路不起作用，接收机的增益较大；当输入信号较强时，AGC电路进行控制，使接收机的增益自动减小。对于AGC系统的要求主要有：增益控制范围要大，例如电视接收机的AGC控制范围需在2060 dB以上；要保持整机良好的信号噪声比特性；控制灵敏度要高，如电视接收机，需在3 dB以内；在控制增益变化时，被控放大器的幅
11、频特性及群时延特性不能改变，使信号失真尽可能的小；控制特性受温度的影响要小。2. AGC电路框图 图2-2所示的为带有AGC电路的调幅接收机电路结构框图。从接收天线获得的调幅信号经高放、变频、中放等各电路的作用后，在检波输出端产生带有直流成分的音频信号或视频信号。检波输出信号经过低通滤波器，滤出反映电台载波信号强、弱，即uA强、弱的直流成分，经直流放大后，去控制接收机放大器的增益。受控制的放大器主要是接收机的前级或前几级中频放大器、高频放大器，有些接收机连变频器的增益也被控制。通常，广播收音机只控制中放级的增益，电视接收机则先后控制中放和高放的增益。对于一些简单的AGC电路，常常只有滤波器，不
12、加直流放大器，如广播收音机就是这种情况，而在电视接收机中，毫无例外的都采用带有直流放大器的AGC系统。图1.2 带有AGC电路的调幅接收机况图3.放大器增益控制的方法自动增益控制的方法很多，这里简单介绍几种。（1）放大管工作点电流控制法这种方法常常应用在广播收音机、电视接收机等的整机电路中，使用十分广泛。小信号放大器的电压增益与放大管集电极电流ic的关系如图1-3所示。图中，曲线可分为OP、PQ、QR 3个区域。 OP区域，称为反向AGC方式。放大管工作在此区域时，增益会随ic的增加而增加，随ic减小而减小。这种方式的特点是电流ic的数值小、省电，但在信号太强时，ic下降得太厉害，会进入放大管
13、的非线性区域，造成信号的包络失真。广播收音机中常用反向AGC方式，如图1-4(a)所示。图中VAGC为负值，当电台信号强时，VAGC负值增加，使放大管的电流ic减小，导致增益下降。图1.3 ic与的关系曲线 图1.4 改变ic控制放大器增益 QR区域，称为正向AGC方式。此区内，增益将随ic的增加而减小，随ic的减小而增加。正向AGC专用管QR段曲线较陡，当外加信号过强时，ic增加不多，增益却很快减小，而非线性失真并不大。电视接收机高频调谐器中的高频放大电路常常采用这种控制方式。如图1-4(b)所示，VAGC为正值，电台信号强时，VAGC值增加，高放管的电流ic也增加，导致增益下降。（2）放大
14、管集电极电压控制法 晶体管的放大量（增益）与集电极供电电压Vce有直接关系，改变Vce可实现放大器的增益控制。这种控制方法无论是在分立元件系统或是集成电路系统中均有应用。图1-5是这种控制方法的一种典型电路。图中，在电源供电电路里串入了较大的电阻R（阻值一般为几千W），当电台信号增强时，VAGC增大，ic增大，Vce减小，从两个方面使增益下降，通常为正向AGC方式。 图1.5 改变Vce实现增益控制 图1.6增益的负载控制法（3）放大器负载控制法小信号放大器的增益还与负载直接有关，若能使负载受VAGC电压控制，也就实现了对放大器增益的控制，其原理电路如图1-6所示。图中，在放大器负载回路两端并接二极管VD，在电台信号较弱时，VAGC值小，VD截止，对LC回路无影响，放大器增益较高，随着电台信号的增强，VAGC值增加，VD向导通方向变
