本文探討AGC（自動增益控制）在射頻電路、雷達系統中的應用，AGC和VGA（可調增益放大器）的區別，以及爲什麼需要AGC或者VGA。
接收機的中頻電路
圖1展示了典型的接收機的模擬前端，在圖中紅色虛線圈出的就是中頻AGC。
圖1：接收機的模擬前端
爲什麼需要AGC？
現在的ADC，如果不是非高速的情況，精度都很高，完全可以採樣之後，在數字處理器中進行數字放大和濾波，那麼爲什麼需要AGC呢？我們舉個例子，ADC就像一把尺子，信號就是被測量的物體，如果尺子的量程是20cm，而待測物體的長度卻總是在幾毫米左右，不是浪費了這個尺子的量程了嗎？也是間接的影響了測量的精度。
過去使用模擬表頭的萬用表也是一樣的道理，在讀取指針的數據時，如果指針總是在表頭的最左側的幾個小格徘徊，那麼讀取的精度是比較低的。
正確的做法是要將被測量的量放大，以合理的使用測量“儀器”（ADC，直尺，電壓表表頭）的量程。而實際中信號的動態範圍通常比較大，因此需要一種放大器，能夠自動控制自己的增益使得輸出信號總能夠保持在一個水平，不論輸入信號的強弱（當然輸入信號要在合理的範圍內）。
AGC
AGC全稱是自動增益控制，作用是針對不同的強度的信號使用不同的增益進行放大，使得信號最終的輸出幅度維持在同一標準，舉例：當輸入信號100mV時，放大倍數自動設爲10倍，輸出電壓幅度1V；當輸入信號10mV時，放大倍數自動設置爲100倍，輸出電壓幅度仍然爲1V。
原理是什麼呢，我們看下圖2，其中黃色的放大器就是VGA（可調增益放大器），整體結構是一個負反饋結構，通過檢測輸出端的電壓，濾波後，判斷當前的輸出電壓是否爲預設的電壓，若小於預設則增加VGA的放大倍數；反之，若大於預設，則減小放大倍數。另注：有時在反饋迴路中會使用積分電路，圖2未標出。
圖2：AGC結構框圖
VGA
VGA 全稱是可調增益放大器，這個放大器和普通的放大器不同的是，它有一個引腳，改變這個引腳上的電壓就可以在一定範圍內改變其放大倍數。這樣在信號較弱的時候，我們可以施加較高的電壓，使其放大倍數大些；在信號較強的時候，施加較低的，使其放大倍數小些，不至於讓後面的電路飽和或者產生諧波。
選擇VGA時需要注意的幾點：
（1）增益和之間的關係，有的是成線性比例，有的是成dB-線性關係。
（2）最大輸出電壓範圍，對於中頻應用，下一級通常是ADC，因此主要根據ADC的輸入電壓範圍選擇。
（3）最大輸入電壓：通常VGA的最大輸入電壓有限制，選擇時根據自己的輸入信號的範圍選擇。
（4）帶寬與最大增益：與很多運放一樣，中頻VGA也有增益帶寬積的問題，如果最大放大倍數越大，其帶寬越小。
（5）控制電壓範圍：有時需要負電壓控制，這時需要注意負電壓模塊的設計，可參考博文《電路中負電源的注意事項》https://blog.csdn.net/mzldxf/article/details/104482256
AGC、VGA實物
AGC有射頻AGC，也有中頻AGC，不同的是所用的器件工作範圍不同，圖1中畫出的是中頻AGC，圖3展示了一箇中頻AGC的實物圖，下層爲VGA和部分反饋迴路，上層爲處理器板，控制輸出動態範圍。
圖3：200kHz AGC實物圖[1]
同樣，VGA也有射頻VGA和中頻的，中頻VGA很像運放，很多注意事項和運放一樣，圖4是一款中頻VGA的實物圖。
圖4：150MHz 中頻VGA的實物[2]
AGC的負反饋原理很好理解，重點是要了解爲什麼需要AGC，另外就是如何根據自己的需要選擇合適的AGC。水平有限，請大家多多指教。
作者：瀟灑的電磁波（專業：射頻芯片設計、雷達系統、嵌入式。歡迎大家項目合作交流。）
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