半导体收音机的自动增益控制电路

半导体管收音机和电子管收音机在自动增益控制（AGC）系统上不同的是，对前者需要提供控制功率，对后者只需提供控制电压。

对自动增益控制的要求是：使放大器的增益随射频信号强度的增加而下降。在半导体管收音机中，为了达到这个目的，可以采取控制半导体管发射极电流、集电极电压或基极电流的方法来达到。由于控制基极电流所需提供的控制功率最小，因而被收音机广泛采用。现在介绍几种最常用的自动增益控制电路。

电路如图1所示，被控制级是收音机的第一中放管BG\(_{2}\)，控制电流取自检波器的直流部分。电路的工作原理是：设检波管D没有输出，即无射频信号输入，此时第一中放管的直流偏置点由分压器电阻R1、R\(_{3}\)+R5（R\(_{4}\)+RD）R\(_{5}\)+（R4+R\(_{D}\)）（RD是检波二极管D的正向电阻）和发射极稳定电阻R\(_{2}\)以及集电极电压Vc所决定，并设此时半导体管BG\(_{2}\)的基极电流是Ib，相应的集电极电流是I\(_{c}\)（=0.5-0.8毫安）。如果有外来差频信号进入中频放大器，则将被二极管D检波。检波以后的脉动中频电流被电容器C8C\(_{9}\)和R4组成的滤波器滤除，音频部分则通过C\(_{1}\)0送入音频放大器，其直流电流ID的一部分I′\(_{D}\)消耗在音量电位器R5上，另一部分电流I′\(_{b}\)将通过电阻R3注入到半导体管BG\(_{2}\)的基极，根据克希霍夫第一定律I′b=I\(_{D}\)-I′D，即为收音机的自动增益控制电流。电流I′\(_{b}\)的方向和半导体管BG2在静态时的基极电流I\(_{b}\)相反（见图1），这是因为检波管D的接法是正向连接的缘故，因此使半导体管BG2的I\(_{b}\)减少，工作点降低，其结果使放大器的增益降低。如果外来射频信号愈大，则I′b也愈大，BG\(_{2}\)管的增益就愈低，反之则增益升高，因而起到了自动增益控制的作用。例如美多28A半导体收音机采用的就是这种电路。图2是图1电路的自动增益控制特性。

上述电路的优点是简单经济，效果较好。当输入信号场强变化26分贝时，收音机的输出电压的相应变化约在5～10分贝之间。缺点是当外来信号很大时，例如在50毫伏／米以上，受控制级有可能被自动增益控制电流截止，趋向乙类放大状态，使放大级产生严重失真。同时，当外来信号愈大时，I\(_{b}\)愈小，受控级的输入阻抗的电阻部分就愈高，使输入阻抗增高，这个阻抗转换到上一级的输出负载槽路后，使槽路Q值增大，则通频带变窄，这是我们所不希望的。

图3电路是图1电路的改进，电路使用二极管D\(_{1}\)的阻尼作用来加强自动增益控制的作用。阻尼电路由R9、C\(_{11}\)、R10、D\(_{1}\)、R11、C\(_{12}\)构成。电路的工作原理是：设外来信号很小，由检波器提供的自动增益控制电流，尚未使第一中放管BG2的集电极电流I\(_{c2}\)有显著下降，此时电路的自动增益控制工作状态和图1电路相似。在电阻R11上的电压降是I\(_{c2}\)·R11，而在电阻R\(_{9}\)上的电压降是Ic1·R\(_{9}\)，由于半导体管BG1在小信号下工作且未加有自动增益控制电流，故I\(_{c1}\)·R9可认为基本不变。现设I\(_{c1}\)近似等于Ic2，R\(_{9}\)＜R11，则当弱信号时R\(_{11}\)·Ic2＞R\(_{9}\)·Ic1,即图3电路中B点电位正于A点，二极管D\(_{1}\)处在反向电势下，可解释为不导电或不通，这时对C1、L\(_{1}\)槽路不起作用。但当外来信号增强，由检波器提供的自动增益控制电流使受控级的集电极电流Ic2减少一个ΔI\(_{c2}\)时，则R11（I\(_{c2}\)-ΔIc2）≤R\(_{9}\)·Ic1，B点电位即出现接近或负于A点电位，二极管D\(_{1}\)趋向导通，当外来信号足够大时，D1完全导通。此时混频器输出的中频信号电流大部分被R\(_{1}\)0和D1很小的正向电阻所旁路。由于R\(_{1}\)0和D1的正向电阻和L\(_{1}\)、C1槽路并联的结果，使槽路Q值急剧下降，混频级的输出负载阻抗大为降低，因而这一级的增益随外来信号的增强而减少，起到了自动增益控制的作用。适当选择R\(_{1}\)0的阻值，可以控制自动增益控制作用强度。选择R9和R\(_{11}\)0阻值的比，可以确定阻尼电路起作用的信号场强。

图4电路是图3电路的变型，比起图3电路来少了一只电阻R\(_{9}\)和电容C11，但效果和图3电路相似，常为收音机所采用。例如美多27A半导体收音机即采用这种自动增益控制电路。图4电路的自动增益控制特性如图5所示。这种电路的优点是：当外来信号强度变化26分贝时，收音机的相应输出电压变化在0～4分贝之间，效果很好。另一优点是：随着信号场强的增大，L\(_{1}\)、C1槽路Q值下降，通带变宽，这是我们所希望的。因为只有当外来信号很弱时，才希望有很高的选择性，而选择性和通频带之间有矛盾，这是大家都知道的。还有一个优点是：由于混频级的输出信号电流被二极管D\(_{1}\)所旁路，因之当信号强度相同时，受控级的集电极电流，比起图1电路来，更不易出现截止现象（参见图6），这样就可以减少失真。

图7a是二极管电桥自动增益控制电路。电桥的四臂由W\(_{1}\)、W2、D\(_{1}\)和C2、R\(_{2}\)、C3组成如图7b，其中W\(_{1}\)=W2，D\(_{1}\)是点接触型二极管，C2、R\(_{2}\)、C3是D\(_{1}\)在交流时的等效电路，R2相当于D\(_{1}\)的反向电阻，C3相当于D\(_{1}\)的势垒和接线电容，C2、C\(_{4}\)是断直流电容器。电路的工作原理是：在起始状态，即输入信号很小，AGC（自动增益控制）电压尚未对二极管D1起作用时，D\(_{1}\)导通情况如图8a点（这可以利用外加电路来达到），这时对信号功率的衰减仅由二极管不大的正向电阻决定，电桥处在不平衡状态。随着输入信号的增加，检波后的AGC电压也跟着增加，二极管D1的工作点逐渐向左移动，当移至图8b点时，适当选择R\(_{2}\)、C3的值，即可使电桥达到接近平衡状态，此时图7b中A、B两端的信号电流将趋向于最小。当电桥完全平衡时，对信号的衰减将无穷大，但实际上这是不可能的，因为当电桥对信号的衰减很大时，AGC电压亦将降低，于是电桥又会趋向不平衡（D\(_{1}\)开始导通），因而电路达到了自动增益控制的目的。

电桥电路宜置于收音机的混频级与第一中放级之间。

电桥电路的优点是：输入射频信号强度变化50分贝时，收音机的相应输出电压几乎不变，如图9所示。另一重要优点是：AGC电压的强度变化对半导体管的直流工作点没有影响，这一点是很有价值的，并且是前述图1、图4电路所无法达到的。它的缺点是：由于二极管D\(_{1}\)的正向电阻串接在下一级中放管的输入端，因而使一部分输入信号功率消耗在D1的正向电阻上。功率增益损失的大小由D\(_{1}\)的正向电阻值和下一级中放管的输入阻抗的比决定，D1的正向电阻愈小则增益损失愈少。另一缺点是：当输入信号很大，电桥趋向平衡时，前级的输出负载将减轻，由C\(_{1}\)、L1组成的槽路Q值将升高，使中频通带变窄，因而采取在槽路两端并联一阻值约数十千欧的抑制电阻R\(_{1}\)，这在小信号时无论对增益、选择性都是有损失的。

以上所介绍的三种电路，仅是半导体管收音机自动增益控制电路的一部分。在收音机中，对于较简单的外差式机常采用第一和第二种电路，对于较高级的收音机可采用第三种电路，因为较高级的收音机有足够的增益和选择性，对于电路的固有缺点就不显得重要了。（布谷）