关于AGC的一些问题求助

真正的小菜鸟

关于AGC的一些问题求助 [复制链接]

 

    电路图如上，借以实现自动增益。但是仿真不尽人意，当输入信号幅值变化时，输出也会有较大波动，并不能稳定在一定范围内，想请教应该怎么修改。
   
   这是老师给的电路图，但是整体原理有些看不懂，希望大神能稍作解释。
   谢谢大家！

gmchen

楼主的AGC电路主要存在两个问题。
第一个问题是AGC的起控电压设置不当。
通常AGC放大电路在输入信号很小的时候不应该起控，使得放大器有足够大的增益，而当输入信号变大使得输出电压达到某个阈值后，AGC电路才开始起控，此时放大器的增益开始下降从而使得输出维持在一个较小的变化范围之内。而楼主的电路没有设置合适的阈值，精密全波整流电路无论输入信号大小都会有直流输出，经过放大反馈到乘法器使得输入信号受到衰减，所以这个电路的起控阈值实际上是0电平，这是不适当的。
第二个问题是时间常数设置不当。
为了达到AGC的目的，通常希望输入信号在正常的信号幅度变化（例如调幅信号）时，AGC电路不起作用，只有载波幅度由于某种原因（例如衰落、距离变化等）出现缓慢的变化时才通过AGC作用维持放大器的输出基本不变，所以AGC的时间常数通常要远大于正常信号中调制信号的周期。楼主电路中R6C3确定的时间常数大约只有10微秒，显然是太小了。

gmchen

楼主给出的老师的图，其中用了一个比较器作为起控阈值控制，其同相端的电平为4mV，但是由于前面的整流环节用了一个硅二极管，所以实际的起控阈值基本上就由这个硅二极管的导通阈值确定，也就是大约在0.5~0.7V左右。
这个电路的时间常数是(R2||R3)*C2，大概是80毫秒，这个还是比较合适的。
不过要指出的是，这个电路也有一些不妥之处：
第一，整流二极管用4007不妥，那个二极管的频响很差，不能用于高频，建议换用1n4148。
第二，用比较器作为AGC控制不妥，因为比较器的输出只有高低两个状态，当电路起控后实际上会引起低频振荡。

真正的小菜鸟

gmchen 发表于 2018-4-13 16:12
楼主给出的老师的图，其中用了一个比较器作为起控阈值控制，其同相端的电平为4mV，但是由于前面的整流环节 ...

非常感谢您的回复

真正的小菜鸟

gmchen 发表于 2018-4-13 16:12
楼主给出的老师的图，其中用了一个比较器作为起控阈值控制，其同相端的电平为4mV，但是由于前面的整流环节 ...

不好意思，打扰
“所以实际的起控阈值基本上就由这个硅二极管的导通阈值确定，也就是大约在0.5~0.7V左右。”
这句话能否详细说下。
R2不是充当上拉电阻吗？
谢谢

gmchen

当输出电压低于二极管的导通阈值，即大约0.5到0.7伏范围时，二极管不会导通，所以不会产生AGC控制电压，放大器没有进入受控状态。所以说这个电路的起控阈值由二极管确定

gmchen

你的第二句话，涉及R2。估计你是想问为什么计算时间常数中要有它。
R2确实是上拉电阻，但也是RC充放电回路的一部分，所以计算时间常数要算上它。

真正的小菜鸟

gmchen 发表于 2018-4-17 07:39
你的第二句话，涉及R2。估计你是想问为什么计算时间常数中要有它。
R2确实是上拉电阻，但也是RC充放电回路 ...

感谢您的解答
我再想想

真正的小菜鸟

gmchen 发表于 2018-4-17 07:39
你的第二句话，涉及R2。估计你是想问为什么计算时间常数中要有它。
R2确实是上拉电阻，但也是RC充放电回路 ...

不好意思，打扰
我想请教下比较器的输出部分，不应该是接近电源电压吗
但是仿真显示只有130mV
后面的RC电路有什么作用
谢谢

gmchen

真正的小菜鸟 发表于 2018-4-24 21:41
不好意思，打扰
我想请教下比较器的输出部分，不应该是接近电源电压吗
但是仿真显示只有130mV
后面的R ...

这个电路的实际工作状态是这样的：当比较器负输入端电平低于正输入端电平时，比较器输出开路，电源通过R2R3分压后对C2充电，所以比较器的输出电压不会立即达到正电源电压。而比较器的输出电压又反馈到乘法器，所以随着这个电压（实际上它就是AGC电路的控制电压）升高，乘法器的输出电压也随之增加。当乘法器的输出电压增加使得比较器负输入端的电平高于正输入端时，比较器输出低电平，这个电平接近负电源（大约-12V），但是由于C2的容量很大，比较器又有一定的输出电阻，所以实际上比较器的输出不会立即下降到-12V，而是有一个短暂的下降过程，在这个过程中由于控制电压下降，乘法器的输出也会下降，最后就会达到一个动态平衡。这就是AGC作用的结果。
这个电路最好在比较器的输出端串联一个电阻，那样比较器输出低电平时，控制电压不至于下降得太快，可以使得AGC作用更加平稳。

gmchen

仿真显示130mV是有可能的，因为有可能就在这个电压上整个AGC电路达到动态平衡。具体的数值取决于乘法器的增益。

gmchen

后面RC电路的作用，在前面的回答中已经谈到比较器的输出由于RC的作用而变得平缓。
实际上AGC电路的反馈控制不能太快。设想一下，如果放大器的输出一有变化AGC就立即反应，那么最后AGC放大器的输出将基本保持不变，那样的话包含在输入信号中的幅度变化信息（例如调幅波）将被抹杀，这种情况称为反调制，是AGC电路应该避免的。
所以，这个RC电路的时间常数应该远大于有用信号（例如调幅波的调制信号）中最低频谱分量的周期。

gmchen

再多说一些。
前面我曾回帖说用比较器不妥，主要的问题就是：若比较器的输出电阻很小，则在比较器输出低电平时控制电平（电容C2上端的电平，在这个电路中就是比较器的输出电平）会迅速下降，有可能使得乘法器的输出出现一个断崖式的下跌，而由于C1的存在，这个断崖式下跌要经过一段延时才能反映到比较器的输入端，使得系统恢复到动态平衡。如果设计不当，这种情况就会引起系统的振荡。
前面回帖建议在比较器输出端串联电阻，目的就是为了避免出现这种断崖式的下跌。

gmchen

这个电路中的比较器是集电极开路型输出，所以只会出现断崖式下跌。若采用推挽式输出，则在上升与下降两个方向上都可能出现很陡的边沿，引起振荡的可能更大。所以比较器输出串联电阻是必要的。
更常见的方法是用运放构建一个积分电路或低通滤波器。

真正的小菜鸟

gmchen 发表于 2018-4-25 17:30
这个电路中的比较器是集电极开路型输出，所以只会出现断崖式下跌。若采用推挽式输出，则在上升与下降两个方 ...

感谢您的耐心回复

真正的小菜鸟

gmchen 发表于 2018-4-25 17:30
这个电路中的比较器是集电极开路型输出，所以只会出现断崖式下跌。若采用推挽式输出，则在上升与下降两个方 ...

又要麻烦您了，实在不好意思
我想请教下该怎么去定量估算这个电路的输入输出
自己实在不知道该怎么去算
打扰了，真的麻烦您了

真正的小菜鸟

真正的小菜鸟 发表于 2018-6-3 16:37
又要麻烦您了，实在不好意思
我想请教下该怎么去定量估算这个电路的输入输出
自己实在不知道 ...

麻烦了

gmchen

我不知道你想要分析哪一个电路。首帖共有两个电路，但是两个电路都有些问题。我再前面多个回帖中其实已经分析过电路了。建议你先将问题改正了，再确定究竟要问什么。
你也可以再这个论坛上搜一下AGC，我曾经发过一篇帖子专门讲AGC电路的。

gmchen

真正的小菜鸟 发表于 2018-6-3 16:37
麻烦了

为了回答你的问题，又将首帖的电路图看了一下。看来还是你的电路比你们老师的稍稍靠谱一些。你的电路中，时间常数问题依然存在，但是参考电平上次是我看错了。上次看的时候老眼昏花，将一个箭头看成了接地，所以前面关于参考电平的回答有误。你电路中的参考电平是5V.
电路分析其实很简单，输出经过精密整流+放大器，到U4输出，这个输出电压应该是一个准直流，数值等于U2输出的平均值。这个电压低于参考电压时，差动放大器U5的输出时一个接近正电源电压的值，所以乘法器的增益最大。当U4输出电压低于参考值时，U5输出接近负电源电压，乘法器的增益接近于0.而在U4输出电压在参考电压附近时，U5工作在线性放大状态，输出电压从接近正电源下降到接近负电源，所以乘法器的增益有一个下降的过程，这个过程就是AGC起控的过程。
所以，在AGC起控过程中，输出电压应该保持在平均值大约是5V的左右，即峰值大约是8V左右。

gmchen

真正的小菜鸟 发表于 2018-6-3 16:37
麻烦了

你在首帖说AGC控制不理想，究竟差到什么地步，能不能将测试数据什么的贴上来？那样可以提高分析的效率。