AGC的作用（自动增益控制）

本文探讨AGC（自动增益控制）在射频电路、雷达系统中的应用，AGC和VGA（可调增益放大器）的区别，以及为什么需要AGC或者VGA。

接收机的中频电路

图1展示了典型的接收机的模拟前端，在图中红色虚线圈出的就是中频AGC。

图1：接收机的模拟前端

为什么需要AGC？

现在的ADC，如果不是非高速的情况，精度都很高，完全可以采样之后，在数字处理器中进行数字放大和滤波，那么为什么需要AGC呢？我们举个例子，ADC就像一把尺子，信号就是被测量的物体，如果尺子的量程是20cm，而待测物体的长度却总是在几毫米左右，不是浪费了这个尺子的量程了吗？也是间接的影响了测量的精度。

过去使用模拟表头的万用表也是一样的道理，在读取指针的数据时，如果指针总是在表头的最左侧的几个小格徘徊，那么读取的精度是比较低的。

正确的做法是要将被测量的量放大，以合理的使用测量“仪器”（ADC，直尺，电压表表头）的量程。而实际中信号的动态范围通常比较大，因此需要一种放大器，能够自动控制自己的增益使得输出信号总能够保持在一个水平，不论输入信号的强弱（当然输入信号要在合理的范围内）。

AGC

AGC全称是自动增益控制，作用是针对不同的强度的信号使用不同的增益进行放大，使得信号最终的输出幅度维持在同一标准，举例：当输入信号100mV时，放大倍数自动设为10倍，输出电压幅度1V；当输入信号10mV时，放大倍数自动设置为100倍，输出电压幅度仍然为1V。

原理是什么呢，我们看下图2，其中黄色的放大器就是VGA（可调增益放大器），整体结构是一个负反馈结构，通过检测输出端的电压，滤波后，判断当前的输出电压是否为预设的电压，若小于预设则增加VGA的放大倍数；反之，若大于预设，则减小放大倍数。另注：有时在反馈回路中会使用积分电路，图2未标出。

图2：AGC结构框图

VGA

VGA 全称是可调增益放大器，这个放大器和普通的放大器不同的是，它有一个引脚$V_{tune}$，改变这个引脚上的电压就可以在一定范围内改变其放大倍数。这样在信号较弱的时候，我们可以施加较高的电压$V_{tune}$，使其放大倍数大些；在信号较强的时候，施加较低的$V_{tune}$，使其放大倍数小些，不至于让后面的电路饱和或者产生谐波。

选择VGA时需要注意的几点：
（1）增益和$V_{Tune}$之间的关系，有的是成线性比例，有的是成dB-线性关系。
（2）最大输出电压范围，对于中频应用，下一级通常是ADC，因此主要根据ADC的输入电压范围选择。
（3）最大输入电压：通常VGA的最大输入电压有限制，选择时根据自己的输入信号的范围选择。
（4）带宽与最大增益：与很多运放一样，中频VGA也有增益带宽积的问题，如果最大放大倍数越大，其带宽越小。
（5）控制电压范围：有时需要负电压控制，这时需要注意负电压模块的设计，可参考博文《电路中负电源的注意事项》https://blog.csdn.net/mzldxf/article/details/104482256

AGC、VGA实物

AGC有射频AGC，也有中频AGC，不同的是所用的器件工作范围不同，图1中画出的是中频AGC，图3展示了一个中频AGC的实物图，下层为VGA和部分反馈回路，上层为处理器板，控制输出动态范围。

图3：200kHz AGC实物图[1]

同样，VGA也有射频VGA和中频的，中频VGA很像运放，很多注意事项和运放一样，图4是一款中频VGA的实物图。

图4：150MHz 中频VGA的实物[2]

AGC的负反馈原理很好理解，重点是要了解为什么需要AGC，另外就是如何根据自己的需要选择合适的AGC。水平有限，请大家多多指教。

作者：潇洒的电磁波（专业：射频芯片设计、雷达系统、嵌入式。欢迎大家项目合作交流。）
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