Hogyan boldogulnak a tervezők egy olyan rendszerrel, amelynek erősen változó bemeneti amplitúdója van, de viszonylag állandó kimeneti amplitúdót igényel? Nézzük meg.

Az egyik első dolog, amit az elektronika világába belépve megtanulunk, hogy hogyan tervezzünk egy op-amp áramkört meghatározott erősítéssel. Ez nem különösebben nehéz, és még azután is, hogy megismerkedtünk az erősítő áramkörökkel kapcsolatos összes árnyalattal és tökéletlenséggel, magabiztosan tervezhetünk olyan rendszereket, amelyek olyan kimeneti jelet igényelnek, amely megegyezik a bemeneti jel és egy rögzített erősítés szorzatával.

De mi történik, ha ez az egész paradigma szétesik? Mit tehetünk, ha a fix paraméter nem az erősítő erősítése, hanem a kimenet nagysága? A fix erősítés állandó kimeneti amplitúdót eredményezhet, ha a bemeneti amplitúdó ismert és változatlan, de ez nem mindig van így, ráadásul néha a bemeneti amplitúdó erősen változó.

Closing the Loop

A megoldás itt az úgynevezett automatikus erősítésszabályozás, röviden AGC. Intuitívan megállapíthatjuk, hogy ezt egy nyitott hurkú rendszerben valóban nem lehet megvalósítani – az erősítő áramkörnek ismernie kell a kimeneti amplitúdót ahhoz, hogy megfelelően beállítsa az erősítést. Ebből következik, hogy az AGC-hez visszacsatolásra van szükség. Emellett (nem meglepő módon) szükség van egy változó erősítésű erősítőre (VGA) is.

A következő az AGC-rendszer (nagyon) alapvető felépítése:

A VGA kimenete nemcsak a jellánc következő eszközéhez kerül, hanem a kimenet amplitúdóját meghatározó és az erősítést ennek megfelelően beállító mérőáramkörhöz is. Az amplitúdó mérését a detektorblokk végzi, és különböző típusú detektorokat használnak – a négy szabványos detektortípus a burkológörbe (vagy egyenirányító), a négyzetes törvény, a true-RMS és a logaritmikus.

A változáshoz való alkalmazkodás

A többi zárt hurkú visszacsatolási rendszerhez hasonlóan az AGC is képes “rögzíteni” a bemeneti jelet úgy, hogy a bemeneti amplitúdó fokozatos változásai minimális hatással legyenek a kimenetre. Az AGC azonban nem tud azonnal alkalmazkodni a gyors változásokhoz; valójában a rendkívül gyors válaszidő nem kívánatos, mert ez túlságosan érzékennyé tenné az AGC áramkört a zajra vagy a bemeneti jel amplitúdójának szándékos változásaira (pl. amplitúdómoduláció).

A “támadási idő” kifejezés az AGC áramkörnek a bemeneti amplitúdó növekedésére adott válaszára, a “lecsengési idő” pedig a bemeneti amplitúdó csökkenésére adott válaszára utal. Az alábbi, az Analog Devices-től származó grafikon a négy szabványos detektortípus (valamiért a “LINBNV” a burkológörbe detektor rövidítése) támadási és lecsengési viselkedését hasonlítja össze.

A kép az Analog Devices jóvoltából készült.

Mint látható, a detektortípus kiválasztásakor figyelembe kell venni a rendszer válaszadási követelményeit.

AGC for RF Rx

AzAGC az RF-vevő tervezésének kritikus szempontja. Az elektromágneses sugárzás energiasűrűsége a távolság négyzetével csökken. Így az RF jelerősség a vevőnél drasztikusan változik attól függően, hogy a vevő milyen közel van az adóhoz. Az AGC biztosítja, hogy a fogadott jelet következetesen olyan szintre erősítik, amely lehetővé teszi a demodulációs áramkörök hatékony feldolgozását.

A magasan integrált, szakértelemmel tervezett, széles körben elérhető analóg és vegyes jelű IC-k korában nem valószínű, hogy valaha is szükség lesz (vagy akar) saját AGC rendszert tervezni (ami korántsem egyszerű folyamat). Az alapvető technikákat és fogalmakat azonban nem árt ismerni. Ha érdekli, rengeteg további információ áll rendelkezésre az Analog Devices tervezési oktatóanyagában.