AGC回路の構造と動作積分器直流電圧増幅度制御可変減衰器利得可変増幅器

無線工学 > １アマ > R05年12月期 > B-03
B-03	次の記述は、図に示すAM(A3E)受信機の自動利得調整(AGC)回路例について述べたものである。［　］内に入れるべき字句を下の番号から選べ。なお、同じ記号の［　］内には、同じ字句が入るものとする。

(1)	受信波の電界強度が大きいときでも中間周波増幅器が飽和せず、また、フェージングにより受信波の電界強度が変動しても、ほぼ一定の出力が得られるようにするための回路である。
(2)	抵抗Ｒ₁及びコンデンサＣ₁により得られた［ア］をAGC電圧とする。
(3)	検波出力に含まれている［ア］の大きさは、受信波の振幅と周波数のうち、［イ］に比例する。
(4)	中間周波増幅器を構成するTrには、抵抗Ｒ₂及びＲ₃により適正なバイアス電圧が加えられている。この状態で受信波の電界強度に対応した［ウ］の直流電圧を加えて、中間周波増幅段の増幅度を制御する。すなわち、受信波の電界強度が大きくなると、Trのベース電流を［エ］させ、増幅度を低下させる。
(5)	AGC回路は、実際には受信機の感度を低下させるため、［オ］電波を受信するときにはAGC回路を動作させないで利得が最大で感度よく受信できるようにする回路方式もある。

Fig.H3512B03a

１正	２高周波成分	３周波数	４増加	５微弱な
６負	７直流分	８振幅	９減少	10 極めて大きな

　久しぶりにAGCの問題が出たと思ったら、回路図付きです。ブロック図よりも難しい感じはしますが、細かい数値が入っているものは別として、個々の部品と回路の構成から動作が理解できれば十分です。

［１］ＡＧＣ回路の構成と動作

　AGCは大まかに言って、Fig.HF0301_aのような構成になっています。問題では「AM受信機」となっていますが、我々の良く使うSSBでも同様です。

(1) 中間周波増幅器

　AGCで利得を制御するのはこの中間周波増幅器です。そのため、この増幅器では、外部から入力された（ほぼ）直流電圧に従って、利得が変化する増幅器を用います。具体的には、トランジスタのバイアス点を変化させたり、可変容量ダイオードで構成した可変減衰器（アッテネータ）を用いたりします。
　AGCは変動を抑える方向に働かなければならないわけですから、入力信号が強くなれば利得を下げ、弱くなれば利得を上げます。

Fig.HF0301_a
AGCの動作原理

(2) 検波器

　検波器は包絡線検波器などの、入力電界にほぼ比例した出力が得られる方式を用います。検波器の出力は、AMですから音声帯域の成分を持った出力ですが、直流分も出力されます。この直流分は受信電界強度に応じて変化しますが、さほど高速には変化しないので、このあとに書く積分器を通し、利得制御信号に変換します。

(3) 積分器

　「積分」というと何だか難しい感じがしますが、早い話が検波器の出力が含んでいる速い変動成分を除去する低域フィルタ（LPF）です。ここでの出力は、一般に電離層の状態の変化などで起こる、数十秒から数分の一秒のゆっくりした電界強度の変動に比例した（ほぼ）直流となります。

［２］ＡＧＣ構成・動作のまとめ

　以下に、AGC回路の構造と動作をまとめてみました。

目的	回路上の動作
受信電波の強度を検出する	検波出力から直流電圧成分を取出す。　取出した直流電圧は、受信電波の電界強度に比例しているので、電波の強弱はこれで読める。
受信電波の強度に応じて増幅度を制御する	取出した直流電圧で中間周波増幅器や高周波増幅器の利得を制御する。　電波が強いと電圧も高くなるので、電圧が高い時には利得を下げ、電圧が低い時には利得を上げる。　より具体的には、バイポーラトランジスタで、コレクタ電流がある値を超えてくると増幅率が減少する部分に動作点を移動させる、PINダイオードを用いた可変アッテネータ（減衰器）に加える電圧を変化させる、などの種々の方式がある。

それでは、解答に移ります。
　Fig.HF0301_aと問題の回路図を見比べながら、回路の動作を考えて行きます。問題の回路には2個のIFTがありますので、この間に挟まれているトランジスタ周りの回路がFig.HF0301_aでいう中間周波増幅器です。問題の回路を見ると、トランジスタにはＲ₂とＲ₃で（固定値の）直流バイアスが掛けられていますが、信号強度に応じたAGC電圧も加えられており、ベースバイアスはこの二者によって決まるようになっています。
　2段目のIFTに接続されているダイオードとその周りが検波回路になります。ここで、受信波強度に比例した直流電圧（ダイオードのアノード側に発生するのは負電圧）を生成します。
　ダイオードに繋がるＲ₁やＣ₁はAGCの時定数を決める回路です。Ｒ₁やＣ₁の値が大きくなるほど、時定数が大きくなり、AGCの応答がゆっくりになります。
　AGC電圧は負電圧ですから、受信機の入力信号レベルが大きくなるほど、AGC電圧の負電圧も大きくなり、トランジスタのバイアス電圧がそれにつれて下がることになります。
　ア…Ｒ₁とＣ₁から出力されるのは７　直流電圧です
　イ…AGC電圧は受信波の８　振幅に比例します
　ウ…元々加えられている正のバイアス電圧に、AGCの６　負の電圧を加えます
　エ…ベースのバイアス電圧が下がれば、ベース電流は９　減少します
　オ…AGC回路が働く必要がない５　微弱な信号の受信時には、AGC動作を停止させます
となります。