目錄
- 接收機的中頻電路
- 為什麼需要AGC？
- AGC
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- VGA
- AGC、VGA實物
本文探讨AGC（自動增益控制）在射頻電路、雷達系統中的應用，AGC和VGA（可調增益放大器）的差別，以及為什麼需要AGC或者VGA。
接收機的中頻電路
圖1展示了典型的接收機的模拟前端，在圖中紅色虛線圈出的就是中頻AGC。
圖1：接收機的模拟前端
為什麼需要AGC？
現在的ADC，如果不是非高速的情況，精度都很高，完全可以采樣之後，在數字處理器中進行數字放大和濾波，那麼為什麼需要AGC呢？我們舉個例子，ADC就像一把尺子，信号就是被測量的物體，如果尺子的量程是20cm，而待測物體的長度卻總是在幾毫米左右，不是浪費了這個尺子的量程了嗎？也是間接的影響了測量的精度。
過去使用模拟表頭的萬用表也是一樣的道理，在讀取指針的資料時，如果指針總是在表頭的最左側的幾個小格徘徊，那麼讀取的精度是比較低的。
正确的做法是要将被測量的量放大，以合理的使用測量“儀器”（ADC，直尺，電壓表表頭）的量程。而實際中信号的動态範圍通常比較大，是以需要一種放大器，能夠自動控制自己的增益使得輸出信号總能夠保持在一個水準，不論輸入信号的強弱（當然輸入信号要在合理的範圍内）。
AGC
AGC全稱是自動增益控制，作用是針對不同的強度的信号使用不同的增益進行放大，使得信号最終的輸出幅度維持在同一标準，舉例：當輸入信号100mV時，放大倍數自動設為10倍，輸出電壓幅度1V；當輸入信号10mV時，放大倍數自動設定為100倍，輸出電壓幅度仍然為1V。
原理是什麼呢，我們看下圖2，其中黃色的放大器就是VGA（可調增益放大器），整體結構是一個負回報結構，通過檢測輸出端的電壓，濾波後，判斷目前的輸出電壓是否為預設的電壓，若小于預設則增加VGA的放大倍數；反之，若大于預設，則減小放大倍數。另注：有時在回報回路中會使用積分電路，圖2未标出。
圖2：AGC結構框圖
VGA
VGA 全稱是可調增益放大器，這個放大器和普通的放大器不同的是，它有一個引腳 V t u n e V_{tune} Vtune，改變這個引腳上的電壓就可以在一定範圍内改變其放大倍數。這樣在信号較弱的時候，我們可以施加較高的電壓 V t u n e V_{tune} Vtune，使其放大倍數大些；在信号較強的時候，施加較低的 V t u n e V_{tune} Vtune，使其放大倍數小些，不至于讓後面的電路飽和或者産生諧波。
選擇VGA時需要注意的幾點：
（1）增益和 V T u n e V_{Tune} VTune之間的關系，有的是成線性比例，有的是成dB-線性關系。
（2）最大輸出電壓範圍，對于中頻應用，下一級通常是ADC，是以主要根據ADC的輸入電壓範圍選擇。
（3）最大輸入電壓：通常VGA的最大輸入電壓有限制，選擇時根據自己的輸入信号的範圍選擇。
（4）帶寬與最大增益：與很多運放一樣，中頻VGA也有增益帶寬積的問題，如果最大放大倍數越大，其帶寬越小。
（5）控制電壓範圍：有時需要負電壓控制，這時需要注意負電壓子產品的設計，可參考博文《電路中負電源的注意事項》https://blog.csdn.net/mzldxf/article/details/104482256
AGC、VGA實物
AGC有射頻AGC，也有中頻AGC，不同的是所用的器件工作範圍不同，圖1中畫出的是中頻AGC，圖3展示了一個中頻AGC的實物圖，下層為VGA和部分回報回路，上層為處理器闆，控制輸出動态範圍。
圖3：200kHz AGC實物圖[1]
同樣，VGA也有射頻VGA和中頻的，中頻VGA很像運放，很多注意事項和運放一樣，圖4是一款中頻VGA的實物圖。
圖4：150MHz 中頻VGA的實物[2]
AGC的負回報原理很好了解，重點是要了解為什麼需要AGC，另外就是如何根據自己的需要選擇合适的AGC。水準有限，請大家多多指教。
作者：潇灑的電磁波（專業：射頻晶片設計、雷達系統、嵌入式。歡迎大家項目合作交流。）
微信：GuoFengDianZi
引用：
[1]: https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w4004-21305537568.14.46b84510YeinVL&id=611910473330
[2]: https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w4004-21305537568.5.46b84510YeinVL&id=612246276408