目前，在短波接收機中放大器增益的控制方法主要有兩種。一種是改變放大器本身的參數，使增益發生變化，典型的是采用雙柵場效應管，通過改變其中某一柵的直流偏置電壓使增益發生變化;另一種是在放大器級間插入可變衰減器，控制衰減量，使增益發生變化，典型的是各種集成的可變增益放大器，本文討論的AGC電路就是采用ADI公司的AD603可變增益放大器結合簡單的AGC控制電路來實現的。要求增益大于50dB，AGC動態范圍大于65dB，輸出信號電平基本穩定在-10dBm。

AD603工作原理

AD603是低噪、90MHz帶寬增益可調的集成運放，如增益用分貝表示，則增益與控制電壓成線性關系。管腳間的連接方式決定了可編程的增益范圍，增益在-11～+30dB時的帶寬為90MHz，增益在+9～+41dB時具有9MHz帶寬，改變管腳間的連接電阻，可使增益處在上述范圍內。該集成電路可應用于射頻自動增益放大器、視頻增益控制、A/D轉換量程擴展和信號測量系統，簡化原理框圖如圖1所示。

AD603引腳圖及引腳功能

表1：AD603引腳功能

AD603由無源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益放大器三部分組成。圖中加在梯型網絡輸入端（VINP）的信號經衰減后，由固定增益放大器輸出，衰減量是由加在增益控制接口的電壓決定。增益的調整與其自身電壓值無關，而僅與其差值VG有關，由于控制電壓GPOS/GNEG端的輸入電阻高達50MΩ，因而輸入電流很小，致使片內控制電路對提供增益控制電壓的外電路影響減小。以上特點很適合構成程控增益放大器。圖1中的“滑動臂”從左到右是可以連接移動的。當VOUT和FDBK兩管腳的連接不同時，其放大器的增益范圍也不一樣。

當腳5和腳7短接時，AD603的增益為40Vg+10，這時的增益范圍在 -10～30dB，本文的設計就是這樣應用的。當腳5和腳7斷開時，其增益為40Vg+30，這時的增益范圍為10～50dB。如果在5腳和7腳接上電阻，其增益范圍將處于上述兩者之間。

AGC電路工作原理及增益的分配和計算

● AGC電路工作原理

選用AD603作為主放大器，兩片AD603采用順序級聯形式，充分發揮每一片AD603的增益控制功能。AGC檢波由9018完成，9018同時送出AGC控制電壓。完整的放大器及AGC電路如圖2所示。

經兩級AD603放大的信號，一路由J2送入下一級信號通道，另一路則由C10輸入到9018用于AGC檢波。9018的發射極PN結完成AGC檢波，并由集電極經電容CAGC濾波后送出AGC控制電壓VAGC。

輸入信號增大時，9018的基極瞬時電流也增大，相應的集電極電流也跟著增大，從而R7兩端的瞬時壓降也增大，則集電極瞬時電壓減小，經濾波后得到的VAGC也相應減小;同樣，輸入信號減小時，VAGC則會增大，即VAGC與輸入信號的強度成反比，符合AGC電壓反向控制要求。

AD603的2腳對地壓降固定，1腳對地壓降即為VAGC，從而1、2腳的電壓差V12受VAGC的控制。AD603的增益可表示為：

G=40·V12+10。由此可見，隨著VAGC的增加，V12也增加，則AD603的增益變大;相反，若VAGC減小，V12也減小，則AD603的增益變小，從而使兩級AD603的輸出恒定在某個信號強度上。AGC時間常數的調整可以通過改變CAGC的容值來實現。

● AGC增益的分配和計算

兩片AD603采用順序級聯模式有利于控制精度和信噪比的提高。而順序級聯模式要求在放大信號時先啟用第一片AD603的增益，用盡后再用第二片的增益。由AD603的增益計算公式可知，當V12在-500～500mV之間時，其增益在-10～30dB范圍內變化，則兩片AD603的V12之間應有1V的電壓差，反應在圖2中，即兩片AD603的2腳之間有1V的壓降。

根據實際設計應留有一定的余量。將第一片AD603的增益范圍定為 -6～30dB，則相應的V12為-400～500mV，而其2腳已固定在5.5V，故1腳的控制電壓即VAGC應為5.1～6V。第二片AD603的增益范圍定為-10～24dB，則相應的V12為-500～350mV，而其2腳已固定在6.5V，故1腳的控制電壓即VAGC應為6～6.85V，兩片順序級聯后的總增益范圍為-16～54dB，如圖3所示。

由以上分析可知，當AGC控制電壓VAGC從5.1V到6.85V變化時，兩級AD603的總增益將從-16dB到54dB線性增加。現在需要做的是調整9018的工作點，使得當輸入信號適當變化時，能夠從9018的集電極取出從5.1V到6.85V變化的AGC控制電壓VAGC。由圖2可以看出，VAGC的大小取決于R7的阻值和集電極電流的大小。

在無信號輸入時，調整9018的靜態工作點，使9018發射極的PN結處于近似截止狀態，并調整R7的阻值使得VAGC為6.85V，此時兩級AD603的增益全部放開，即54dB;當有信號輸入，但其信號強度尚不能使9018發射極的PN結導通時，AGC處于失控狀態，輸出信號將隨著輸入信號強度的增大而增大;當信號強度足以使9018發射極的PN結導通時，9018處于AGC檢波狀態，此時AGC開始起控，VAGC大約以25mV/dB的速率下降，直至下降到5.1V。對應的兩級AD603的增益也開始逐漸從54dB下降到-16dB，先是第二級AD603的增益逐漸從24dB下降到-10dB，然后第一級AD603的增益也開始逐漸從30dB下降到-6dB。此時，AGC進入飽和點，輸入信號強度再增大時，AGC已失去控制作用，輸出信號又將隨著輸入信號強度的增大而增大。這就是AGC的整個控制過程，即隨著輸入信號強度的不斷增大，AGC將歷經失控、開始起控、進入飽和、再次失控的控制過程。

● AGC起控點與飽和點的選取和計算

AGC起控點與飽和點的選取應根據具體的應用來計算。假設要求信號經AGC放大后，其信號強度穩定在W（dBm），AGC增益范圍為Ga～Gb（dB），則AGC起控點電平（dBm）為W-Gb;AGC飽和點電平（dBm）為W-Ga。在應用中，要求信號經兩級AD603的放大后，其信號強度基本穩定在-10dBm，而AGC增益范圍為-16～54dB，因此AGC起控點電平應為-10-54=-64（dBm）;AGC飽和點電平應為-10-（-16）=6（dBm）。故此AGC所能處理的信號的動態范圍為-64～6dBm，共70dB。

AGC起控點的調整可通過改變R5的阻值來實現。事實上，改變R5的阻值也就是調整9018發射極的PN結壓降。此PN結用于AGC檢波時，其壓降大約被偏置在500～700mV之間。假設在工作過程中此PN結的瞬時壓降為600mV時，AGC開始起控，又假設要求的AGC起控點電平為-30dBm（20mV），那么，可以通過調整R5的阻值使得此PN結被偏置在580mV，則當輸入信號電平達到20mV時，此PN結的瞬時壓降為600mV，AGC開始起控。以上只是定性的近似分析，在實際電路的實現中，要根據測量結果，反復調整R5的阻值，才能滿足AGC起控點的要求。當然，AGC起控點有一個下限。就圖2所示AGC控制電路來講，其AGC控制下限取決于9018發射極PN結壓降的調整精度，經實際測量，此值大約在100μV（-76dBm）左右。

實驗數據

將整個電路按圖4所示連接進行閉環測試。在測試過程中，通過調整HP-8920A的可變衰減器來改變輸入信號強度的大小，輸出信號強度由HP-E4405B觀測，同時，通過萬用表測試VAGC的電壓值，測試數據如表2所示。

由表2的測試數據可以看出，輸入信號強度從-64dBm到6dBm變化時，AGC控制電路能夠相應地調節AGC控制電壓VAGC的大小，從而改變AD603的增益，使其輸出信號強度基本穩定在-10dBm，整個控制范圍在70dB以上，滿足設計要求。