オートゲインコントロールサーキット-AGC（オートゲインコントロール）は、信号の入出力の問題、特に変動する信号の問題を解決するためのものです。しかし、その仕組みや安定した出力信号を得る方法については、意外と知られていません。このページでは、AGC回路に興味をお持ちの方のために、AGCの仕組みについて詳しく解説します。
1.AGC回路とは？
自動利得制御（Automatic Gain Control）とは、アンプの電子回路において、出力信号を一定にすることで振幅を調整する仕組みです。
入力される信号の振幅が変動しても、平均的な出力信号を調整し、アンプのゲインを変化させる。
このシステムはフィードバックループで動作します。つまり、出力信号が入力信号として戻ってくる道を見つけるのです。回路は、因果の連鎖によってシステムに戻る呼び出しをリダイレクトすることができ、ループサイクルが発生します。
また、このシステムは補正を容易にし、変化に対応することができるため、クローズドループAGCシステムと呼ばれています。
AGC回路のブロックチェーン図
2.AGCの機能とは？
AGCは、地震波処理における利得回復の標準的な方法である。海洋の地震波を研究する際、科学者はデータにAGCシステムを適用する。AGCを適用しないと認識できない情報があるため、AGCを適用することで、データをより見やすくすることができます。このとき失われる情報は、振幅の減衰によるものです。
AGCは電気信号の振幅を自動的に増幅するため、理想的なシステムである。
このアプリケーションは、AGCオペレータ長を使用したトレース毎のトレースに基づいています。したがって、この手順は、AGCオペレータ長のスケールファクターを通じて振幅を計算するのに役立つ。
注目すべきは、AGCオペレータ長は、AGCウィンドウとしても知られ、AGCゲイン補正に不可欠であり、一般にミリ秒の持続時間を有することである。
AGCウィンドウは、科学者が異なる時定数で地震データサンプルに使用するミリ秒の持続時間です。
AGCウィンドウは、その概念に精通している人であれば簡単に適用でき、活用できるため、処理ツールとしては理想的な選択と言えます。しかし、地震データ内の振幅情報を消去してしまうという欠点がある。
3.AGCの基本動作原理
AGCの原理は、信号の出力を自動的に制御することである。これは、ラジオ受信機の可変入力振幅を変化させ、出力振幅を等しくすることで実現する。
また、自動利得制御回路システムは、固体信号に対して振幅変調を行う。
エミッタからのDCバイアス電圧は、真空管回路で起こるのと同じように、増幅器からのゲインを制御します。AGCシステムにより、信号強度に変動がある場合、再度調整する必要がなくなります。
ここで重要なことは、増幅回路において、利得とは入力信号レベルに対する一定の出力振幅の比率であるということです。
AGC方式のバイポーラトランジスタ受信機は、ゲイン信号を送り返すため、電力を必要とすることで機能します。
AGCの電力変動が十分にあれば、ベース電流は容易にエミッタ電流を制御することができる。
4.オートゲインコントロールサーキット-AGC回路
ここでは、AGC回路が必要なプロジェクトに取り組みます。目的は、マイクの音声信号を増幅することです。
アンプ回路を忘れることなく、最大周波数利得のオーディオアンプの働きをデモで紹介します。
構成部品を個別に見てから、回路の中でどのように関連しているかを見ていきます。
i. オートゲインコントロールサーキット-マイクロホンコネクタ
マイクロホンのコネクタは、微弱な音声信号を伝達するための能動素子となる回路を備えています。
微弱な信号により振動板が振動し、電流としてコースに伝達されます。音波は波長の異なる微弱な入力信号としてマイクに入る。
マイクロホン回路では直流電圧で抵抗器を介して電流が流れる。カップリングコンデンサは、後続のコースで変化する入力信号を分離する。
マイクロホンコネクタの回路図
ii. オートゲインコントロールサーキット-電圧増幅器
この段階では、トランジスタ1個のアンプが、マイクロホンからの弱い音声信号を昇圧する。この回路は、オーディオ信号を効率的に増幅するために最大利得を有している。
トランジション接続は、エミッタ端子が入力端子と出力端子として機能する。
回路の利得とともに抵抗-コンデンサ値が上昇するので、信号が入力されていないことを確認します。目的は、アンプが休止状態のままであることを提供することです。しかし、この例では、回路はトランジスタ回路であり、アイドル時の出力電圧は、コースの総電圧の半分であることを確認してください。
アンプの回路図
iii.オートゲインコントロールサーキット-AGC＋アンプ
正極端子に付加的なフィードバックを持つ負帰還アンプを利用します。従って、利得はプラス端子の回路接続にも依存することになります。
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プラス側の電界効果トランジスタは、可変電圧抵抗器としてもトランジスタとしても機能します。
コンデンサ(C1)は，オペアンプからトランジスタのベースへ，すべての部品で回路を構成して信号を送ります。その結果、R2、C2は交流エネルギーを直流に変換するのに役立ちます。
C2、R4、Q1の動作機構は単相ダイオードに酷似しています。出力電圧は、アンプの出力に正比例します。
オーディオ入出力付きアンプの回路図
FEDゲートの電源電圧は相互コンダクタンスを促進し、電圧可変抵抗器として機能します。その精神で、ゲート電圧が上昇すれば、より多くの伝導をもたらすので、受信利得が低下する。ゲート電圧が下がれば、グランドからプラス端子への伝導が減少し、アンプのゲインが上がります。その意味で、ゲート電圧が上昇すると、より多くの伝導が発生し、レシーバのゲインが低下する。
電圧が無視できる場合は、プラス端子の導通はありません。その結果、回路は負帰還増幅器として動作することになる。
このような状態では、G = – (R2 / R1) dBの式で振幅を測定し、ゲインが最大であることを確認することができます。
このビデオで、さらに詳しく理解し、実際に動作するシステムのデモをご覧ください。
5.オートゲインコントロールサーキット-AGCの応用
オートゲインコントロールサーキット-AGC の最も広範な用途は AM レシーバーです。最近の多くのラジオ受信機では、音声信号を調整するのに役立っています。このシステムがなければ、音声信号が信号強度によって変動するリニアアンプシステムが存在することになります。
FM受信機でも、より強力な信号によるオーバーロードを防ぐためにAGCシステムが使用されています。
このシステムは、レーダーシステムにおいて、不要なエコーを低減することでノイズの寄与を減らすのに役立っています。
このシステムは、音声を録音する際のS/N比を下げるのに役立ちます。オーディオ機器の入力信号レベルが低い場合、ノイズが目立つことがあります。
このような場合、AGCは信号が大きくなるにつれてゲインを下げるため、高忠実度録音の代替となることがある。
放送用テープカートリッジ
(出典: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Broadcast_tape_cartridges.jpg )
AGCの効果は、電話の録音にも適用されます。通話録音機能の最適な性能を発揮するために、会話の両端を録音するのに役立ちます。
また、Voice-operated gain-adjusting devices (Vogad)にも欠かせないシステムです。マイク増幅の一種で、ダイナミックレンジを狭くするものです。
Vogadは、多種多様な信号を取り込み、その符号を許容範囲内で伝送するため、無線伝送システムにもある。
生物学では、AGCは感覚分野でより顕著に現れます。例えば、脊椎動物の視覚系は、カルシウムの調節で光量を視認しています。
気候条件がAGCシステムの信号状態に影響を与えることを念頭に置いておくとよいでしょう。
まとめ
オートゲインコントロールサーキット-AGCシステムで信号強度の調節がどのように行われているかを広く見てきました。これで、各アンプステージで何が起こっているのかが理解できたと思います。これから理論を実践しようとする場合、様々な信号条件下でシステムをテストするのに必要な情報はすべて得られました。回路に関する詳細やこれらの部品の入手先については、弊社にお問い合わせください。
