自动增益控制电路

在超外差式晶体管收音机中，都没有自动增益控制电路，或称为AGC电路。顾名思义，所谓自动增益控制电路，就是自动地来控制收音机增益（即放大倍数）的电路。这种电路有什么作用，它又是怎样工作的？这一讲我们就来研究这些方面的问题。

大家知道，收音机上都带有“音量”控制旋钮，以供使用者随意调节到合适的音量。然而，音量大小与所接收到的电台信号强弱有关，信号强音量就大；信号弱音量就小。由于各电台发射功率大小、距离电台远近等因素的影响，收音机所接收到的各电台信号的强弱相差十分悬殊。因此，在收音过程中，每当从一个电台频率调到另一个电台频率，即“换台”时，音量的大小差别就很大。为了维持一个合适的音量，就需要重新调节“音量”旋钮，显然使用起来很不方便。更严重的是在接收信号较强时，中频放大电路由于输入信号过大会产生失真或堵塞的现象，破坏正常的收音。除此之外，由于电离层变化的影响，即使在接收同一电台信号时，信号有时也会发生忽强忽弱地变化，音量也就随之忽大忽小，这种现象称为“衰落”现象，在接收短波电台信号时，这种现象尤其严重。而这种变化靠“音量”旋钮是来不及调节的。因此，在超外差式收音机中，都设自动增益控制电路，用来改善由于“换台”和“衰落”引起的音量变化。

自动增益控制电路的作用是：当接收信号较弱时，自动地将收音机的增益提高，使音量加大；当接收信号较强时，又自动地将增益降低，使音量减小。这样，靠自动地控制增益的方法，就能够在一定程度上弥补由于接收信号强弱不同所造成的音量差别。

在实际的收音机电路中，自动增益控制电路通常并不是一个独立的电路，而是与中频放大、检波等电路配合起来，实现自动增益控制的过程。常用的电路有基极电流自动增益控制电路和阻尼二极管自动增益控制电路。下面结合牡丹6410型晶体管超外差式收音机电路，来分析这两种电路的工作原理。

我们已经知道，一台超外差式收音机的增益主要是靠中放级来担任的。因此，一般都是通过控制中放级的增益来实现自动增益控制。基极电流自动增益控制电路的基本原理是：利用检波电路输出的直流成分，来控制中放第一级晶体管的偏置电流，从而改变中放电路的增益，达到实现自动增益控制的目的。

图1是牡丹6410型超外差式收音机的自动增益控制电路，也是常用的典型电路。我们首先来研究一下在不考虑检波电路的影响时，第一级中放管BG\(_{2}\)的偏置电路是如何组成的。为了容易看清楚，我们把图1中有关电路画成图2的形式。由图2不难看出，BG2的偏置电路实际上就是通常所用的分压式电流负反馈稳定工作点电路，即与BG\(_{3}\)偏置电路的形式是一样的。图2中BG2的上偏置电阻为R\(_{6}\)，下偏置电阻由以下元件组成：电位器W与R14串联之后再与二极管D\(_{2}\)的正向电阻RD并联，然后再与R\(_{13}\)串联。即R13+R\(_{D}\)‖（R14+W）。因为实际电路中R\(_{D}\)较小，R14＋W》R\(_{D}\)，R13》R\(_{D}\)，所以下偏置电阻即近似为R13。则BG\(_{2}\)基极对地电压主要由R6与R\(_{13}\)分压决定。由于图1中BG2为PNP型晶体管，基极对地的电压为负电压。这个电压的大小，确定了BG\(_{2}\)发射结正向电压的大小，也就确定了基极电流IbQ以及集电极电流I\(_{CQ}\)的大小。

现在再来研究接收信号为弱信号及强信号时，BG\(_{2}\)基极电流IbQ和集电极电流I\(_{CQ}\)将如何变化。从以前的分析可以知道，收音机收到的电台信号，经过输入电路、变频电路、中频放大电路之后再由二极管D2检波。检波输出的电流中除了有用的低频成分之外，还有直流成分存在，其大小与接收信号的强弱成正比例关系，即信号越强直流成分越大；反之，信号越弱直流成分越小。由图1、2可以看出，直流成分的一部分将要流过R\(_{14}\)及W，并在R14及W两端（即D点对地）产生一个直流电压降，其极性是D点对地为正电压（图中极性用6示），恰好与原来D点对地的电压极性相反（图中极性用+-表示），其结果必将使BG\(_{2}\)基极对地的负电压减小，使BG2发射结正向电压减小，从而导致I\(_{bQ}\)及ICQ减小。

当接收弱信号时，检波输出的直流成分很小，BG\(_{2}\)基极对地的负电压基本上仍为原来的电压，IbQ及I\(_{cQ}\)也基本上为原来的数值。当接收强信号时，由于检波输出的直流成分增大，BG2基极对地的负电压减小，I\(_{bQ}\)及ICQ则要减小。这样，当接收信号由弱信号变为强信号时，借助于检波电路的配合，BG\(_{2}\)的ICQ就能够自动地由大变小。

最后我们再来看I\(_{CQ}\)的改变又是怎样来控制BG2的增益的。理论和实践都证明，放大电路的增益与I\(_{CQ}\)的大小有着密切的关系，如图3所示，在AB段（即ICQ较低段），随着I\(_{CQ}\)增大增益升高；在BC段，ICQ增大时增益变化不明显；在CD段（即I\(_{CQ}\)较高段），随着ICQ增大增益反而下降。利用增益随I\(_{CQ}\)变化这一特点，通常在接收很弱的信号时，把BG2的I\(_{CQ}\)选择在AB段之间接近B的一点，例如B′点。当收音机接收微弱信号时，由于检波电路输出的直流成分很小，ICQ就最大，中放级增益也最高，从而使收音机具有足够的增益，以维持一定的音量；当接收强信号时，检波电路输出的直流成分增大，自动地将I\(_{CQ}\)降低，中放级的增益就随之下降，使收音机在接收强信号时增益降低一些，限制音量的增大，从而达到了自动增益控制的目的。这种利用ICQ减小使音量降低的控制方式又称为反向自动增益控制。

基极电流自动增益控制电路的优点是电路简单、效果较好，控制功率较小。主要缺点是控制范围不够宽，当输入信号过大时，就会使BG\(_{2}\)截止产生严重的失真。所以常常与阻尼二极管自动增益控制电路配合使用。

阻尼二极管自动增益控制电路是在基极电流自动增益控制电路的基础上，加上所谓“阻尼二极管电路”构成的。它的特点是能够有效地防止由于接收信号过强所造成的失真或堵塞现象。阻尼二极管自动增益控制电路控制增益的方法，一般是通过改变谐振回路的Q值来改变中频放大电路的增益。而改变回路的Q值又是靠改变阻尼二极管的电阻来实现的。下面结合图1所示的电路来分析这种电路的工作原理。

在图1中，由中频变压器B\(_{2}\)与B1、C\(_{13}\)、C15构成的双耦合回路作为变频级的负载。显然B\(_{2}\)初级电感与C15构成的调谐回路Q值的大小，将直接影响变频级增益的高低，也就直接影响BG\(_{2}\)基极输入中频信号电压的大小。回路的Q值越高，回路电感两端的谐振电压就越高，感应到B2次级圈两端的中频电压也就越高，即BG\(_{2}\)基极输入的中频信号电压越大。此时收音机输出的音量也就越大。反之，回路Q值越低，B2次级圈两端的中频电压也就越低，收音机输出的音量也就越小。因此，改变B\(_{2}\)初级调谐回路的Q值，就可以起到控制增益的作用。

图1中由二极管D\(_{1}\)及电阻R5、R\(_{9}\)构成的阻尼二极管电路，就是作为一个“自动可变电阻”并联在回路上，用来改变B2初级调谐回路的Q值。首先我们来看看阻尼二极管电路与B\(_{2}\)初级谐振回路是如何连接的。在图1中，C20是旁路电容器，对中频信号可以看做短路，所以E点可以认为接地；B\(_{2}\)初级圈的中心抽头点F接负电源，负电源对地接有旁路电容C14，对中频信号也可以看做短路，即F点也可以认为接地。这样，把E、F看做一点，二极管D\(_{1}\)与R5实际上就等于并联在B\(_{2}\)初级圈中的G、F两点上。因此，D1等效电阻与R\(_{5}\)串联总电阻的大小，就必然要影响B2初级回路Q值的高低，从而引起增益的变化。

现在再来看看阻尼二极管自动增益控制电路是如何工作的。当接收弱信号时，检波电路输出的直流成分很小，对BG\(_{2}\)的基极电流IbQ影响很小，则I\(_{bQ}\)及ICQ都比较大，因而I\(_{CQ}\)在电阻R9上的压降比较大。由图1不难看出，R\(_{9}\)上的压降实际上就是G、E两点间的电压，而极性恰好与二极管D1导通的方向相反，即E点电位比G点电位高很多。于是D\(_{1}\)处于较高的反向电压情况下，反向电阻比较大；当接收强信号时，通过检波电路输出直流成分的控制作用，BG2的I\(_{CQ}\)将要减小，于是ICQ在R\(_{9}\)上的压降随之降低，加在二极管D1上的反向电压也就减小，二极管D\(_{1}\)的反向电阻也就随之减小。这样，D1的反向电阻就成为一个随外来信号强弱变化的“自动可变电阻”，信号越强，反向电阻越小；信号越弱，反向电阻越大。对中频信号来说，D\(_{1}\)的反向电阻与R5串联之后的总电阻，并联在B\(_{2}\)初级线圈的一部分上，总要使回路的Q值降低，使增益下降。但在接收弱信号时，由于D1反向电阻大，与R\(_{5}\)串联之后总电阻大，对回路的Q值影响较小，增益下降不多，只有在接收较强信号时，D1反向电阻较小，才使回路Q值显著下降，增益下降较多。这样，就利用二极管的阻尼作用实现了对强信号的启动增益控制。

这个电路除了能够实现自动增益控制之外，还具有自动通频带调节的作用。当接收信号强时，Q值降低则使中频回路通频带变宽，频率失真减小，音质得到改善；当接收信号弱时，Q值升高则使中频回路选择性改善，减少其它信号的干扰。

在安装及修理过程中，要注意以下几个实际问题：

（1）中放管BG\(_{2}\)集电极电流ICQ要调整得合适。从图3可以看出，如果I\(_{CQ}\)调得太大，ICQ受控而变化时，对增益的控制作用就不明显，甚至得到相反的结果。当然I\(_{CQ}\)也不能调得太小，使中放级增益太低，造成整机灵敏度下降。一般取0.4～0.6毫安为宜。

（2）滤波电路元件参数的选择要合理。图1中由R\(_{13}\)、C16这两个元件组成的电路通常称为低通滤波器，它的主要用途是滤除B点的音频成分，以避免音频电压对BG\(_{2}\)基极电流产生影响，而只让直流成分去控制BG2的基极电流。R\(_{13}\)、C16数值的选择要恰当，它们的乘积太小滤波效果差、在B点就会有残留的音频成分，引起失真或啸叫。R\(_{13}\)、C16乘积太大，B点的直流电压就跟不上外来信号强弱的变化，使自动增益控制失效。R\(_{13}\)一般取5～10千欧，Cl6一般取10～30微法，修理时应尽量换原数值的元件。

（3）检波二极管的接法要注意极性。从图2可以看出，检波二极管的极性，直接关系到直流成分的方向。如果极性接反了，不但不能起到自动增益控制的作用，反而会引起啸叫。所以在安装或修理时，切勿将二极管极性接反。图1所示是在采用PNP型晶体管的中放电路中二极管的接法，在采用NPN型晶体管的中放电路中，二极管的接法则要反过来。(刘铁夫)