基于数字电位器X9221的自动增益控制电路的研究开题报告

1. 研究目的与意义

自动增益控制电路，简称AGC电路。它是利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整。当输入信号较弱时，线性放大电路工作，保证输出信号达到一定的强度；当输入信号强度超过一定程度时，启动压缩放大线路，使声输出幅度降低，满足了对输入信号进行衰减的需要。也就是说，AGC功能可以通过改变输入输出的压缩比例自动地控制增益的幅度，从而扩大了接收机的接收范围，它能够在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞。在实际电路设计中，这种线路被广泛地运用，从尖端的雷达技术到日常的广播电视系统，自动增益控制无疑很好地解决了各种技术中存在的信号强度问题。

在本课题中，主要研究基于数字电位器X9221的自动控制电路。目前，实现自动增益控制的手段有很多，用于自动增益控制电路的集成芯片有AD603和VCA810等，但这些芯片价格昂贵，而数字电位器具有调节精度高；没有噪声，有极长的工作寿命；无机械磨损；数据可读写；具有配置寄存器及数据寄存器；多电平量存储功能，特别适用于音频系统；易于软件控制；体积小，易于装配等优点。它是一种颇具发展前景的新型电子器件，在许多领域可取代传统的机械电位器。

2. 国内外研究现状分析

随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展，自动增益控制电路在国内外越来越被人们熟知并且广泛的应用到各个领域当中。

现今可控增益放大器的方法大致有以下几种：

方法一：利用电阻电容来实现自动增益控制。

3. 研究的基本内容与计划

3.4放大电路模块

图3.4放大电路模块

如图3.4为放大电路模块，由于LM358为单电源放大器，所以在使用时，采用了R5滑动变阻器对其工作点进行了调节，使其能够放大交流信号。如果LM358的3脚电压值为Vs,则输入输出关系有如下公式：

其中Rx9221是数字电位器X9221两个电阻阵列串联的总电阻值，而Rw是滑动变阻器低端到滑动端的阻值。上式可简化为：

其中的KVs是调节比例项，由上述公式可以看出，输入输出关系在Rw确定的情况下成线性关系，但若调节数字电位器X9221则输入输出不成线性关系变化。

3.5倍压整流电路模块

图3.5.1倍压整流电路

如图3.5.1为倍压整流电路，本设计采用二倍压整流电路。输出的交流信号在正半周期时，二极管D2导通，D1截止，信号经过D2对C6充电至峰值Um。负半周期时，二极管D1导通，D2截止，信号经过D1对C5充电至信号峰值Um加上C6上的电压，等于2Um,即2Uin。

在实际电路中，由于负载RL，电容充放电延时，使得输出电压小于2Uin。为了较好地实现软件控制，对倍压整流模块做了单独测试。测试结果如表3.5所示。理论与实际输入输出关系见图3.5.2（x轴为输入，y轴为输出。绿线表示y=2x,蓝线表示y=2x,红线为实际测量值的拟合线。）由此可知，当Uin0.71时，Uout不足2Uin；当Uin0.71时，2UinUout2Uin。

表3.5倍压整流电路测试结果

4. 研究创新点

本设计介绍了一种基于数字电位器x9221的自动增益电路。该电路将比例放大电路、倍压整流电路以及a/d转换电路有机结合起来，以达到设计要求，其主要特点有：

1）利用数字电位器的特点，实现对比例放大电路的比例系数自动调节。

2）利用a/d转换技术，避开了常规的比例放大电路的调节非线性，达到了高精度的输出幅值控制。