实测PIN二极AGC，和反向AGC的失真率（多图）

latexles

  测试两种AGC电路的失真率，发现PIN二极管π形衰减器，明显优于普通三极管反向AGC。
不过限于实验条件简陋，数据可能不甚精确，仅供参考。


实验的9018晶体管，和HSMP-3814的PIN二极管。都是普通淘宝小店买的。我无法验证真假。


信号源使用YM8177A信号发生器。
频谱测量使用KC901H标量网络分析仪。










实验的洞洞板电路正面。因为手头没有高频电缆和接插件。所用线材是普通的交线，和鳄鱼夹子。 所以信号损耗可能比较大。










信号发生器输出90dBμV的信号（dBμV是电压单位，120dBμV是1V。90dBμV约等于31.62mV 。80dB约等于10mV）
没连接任何电路，直接用线连接到频谱仪。 红线附近是455KHz的信号，可以看到有些宽带的噪音，但没有455KHz的谐波。









信号发生器输出99dBμV  ，直接的连接到频谱仪。 可以看到除了455基波和噪音，出现了明显的910kHz二次谐波。 这应该是仪器本身发出的。  另外信号发生器最大只能输出99dBμV的信号。所以实验没有测试更大信号。







电路图和制作实物



   图片上部，是测试的PIN二极管π型衰减器电路图。（实际电路有修改，不过修改的是直流馈电部分，故对高频性能应该没有明显影响），通过电路的VC端电压控制增益。

图片下部是测试三极管反向AGC的电路。采用9018三极管，通过电路的VC端电压控制增益。 另外需要注意以下2点。
1  因为考虑三极管宽带放大的自激问题，所以发射级负载电阻设计成3欧，这样三极管的电压增益小于1，所以避免了自激。
2  因为三极管输入阻抗过高，随着AGC变化，大约在500欧，到5K欧之间。 而仪器的输出阻抗只有50欧。所以如果直接连接， 远没达到正常噪声匹配。所以在三极管前面，安装了了一个不带谐振电容的中周，代替宽带变压器。  实测变压比在三四倍之间。基本实现了阻抗匹配。




下面测试三极管的失真（455KHz）





输出70dBμV信号。 可以看到2种AGC电压下，三极管输出幅度产生变化，都没有产生失真。








输出80dBμV信号。 在较大工作电流下（8V电压时，三极管集电极电流5mA）三极管产生了910KHz的二次谐波失真。通过调整电压，加大了衰减量后，失真比例就大幅上升。








输出90dBμV信号。三极管产生了丰富的失真，有强烈的三次和四次谐波。加大衰减量后，失真比例上升。







输出99dBμV信号. 失真更强烈。







小结： 三极管反向AGC的输入极限是80dBμV左右。 而且此时为了加大衰减，就要减小一些工作电流。失真比例会明显上升很多。


   一般来说，二次谐波的危害不是很大。三次等谐波产生的干扰，会临近有用信号，或者就落在带内。用中周难以滤除。
   比如2个强信号相距20KHz，这样在他们频率上下20KHz处都有三次谐波干扰。有N多强台，就有N的平方干扰。所以三次谐波出现的时候，也就是收音机出现临台啸叫，串音，等干扰的时候。

latexles

实测PIN二极管π形衰减器失真（455KHz）




信号发生器输出70dBμV的信号。在各种衰减量下，都没有失真。








信号发生器输出80dBμV的信号。在各种衰减量下，都没有失真。







信号发生器输出90dBμV的信号。 可以看到出现了910KHz的二次谐波干扰，不过加大衰减两，谐波很快就淹没于底噪之中。










信号发生器输出99dBμV的信号。有明显的910KHz二次谐波。加大衰减量后，455KHz基波和910KHz谐波同样缩小。 几乎见不到更高频的谐波。












小结：
PIN二极管的强信号承受力好，失真小。  在增益巨大调整的过程中，都没有增加失真。
另外他的增益变化范围也很大。轻易超过了50dB，超过了我的仪器测量的范围。 据文献说，可平滑控制接近70dB。

jin9402

通过调Vc的方法调偏流总感觉不太对劲，
楼主用示波器看一下波形应该能发现严重的削顶或切底失真，这应该就是谐波出现的原因。
即使最简单的AGC电路也不止10mV的动态范围。

作为对比，楼主为何不上PIN电路的测试结果？
赞赏楼主用实验来检验理论，但这个三极管的工作状态和实际电路相差太大了。

latexles

jin9402 发表于 2016-6-26 02:28
通过调Vc的方法调偏流总感觉不太对劲，
楼主用示波器看一下波形应该能发现严重的削顶或切底失真，这应该就 ...

原来是图省事，也没想测太小的电流状态。
现在改成了如下的电路，发射极固定电压，偏压是单独可调。










红色的发光LED屏，显示控制电压
左边万用表，显示发射极电流
变压用的中周是TTF-2-1.，没有谐振电容，本身的损耗较大。实测小信号变压比接近1：3.5。


可以看到，和以前测试的结果差别不大。失真似乎还更大一些。（可能是因为三极管的12V是从开关电源引入，开关电源的低频噪声增加了三极管失真？ 在测试之前，我给开关电源附加了一个LC滤波。大幅减小了噪声，不过不够彻底，从频谱仪上还能看出低频有些残留的干扰）

longshort

99dBuV在50欧负载上的功率约6mW，相当于+7.8dBm，这个水准低了，估计还是工作点设计得太小，阻抗也不匹配，失真是意料中的事。

sj055xy

longshort 发表于 2016-6-26 07:43
99dBuV在50欧负载上的功率约6mW，相当于+7.8dBm，这个水准低了，估计还是工作点设计得太小，阻抗也不匹配， ...

7.8dBm对于LNA来说已经不小了。

sj055xy

latexles 发表于 2016-6-26 02:12
实测PIN二极管π形衰减器失真（455KHz）

为楼主的测试点赞。
另外，频谱仪的动态范围远不止你说的50dB，一般都能超过100dB。

longshort

sj055xy 发表于 2016-6-26 10:22
7.8dBm对于LNA来说已经不小了。

这里说的是衰减器，而不是低噪声放大器。

sj055xy

longshort 发表于 2016-6-26 10:24
这里说的是衰减器，而不是低噪声放大器。

三极管反向AGC难道不是LNA吗？

mike

很好的实测，赞楼主！

在今天PIN二极管普遍生产，且容易获得的条件下，应该用PIN二极管来替代原有的AGC方式了。

另外，楼主能不能试试遥截止电子管的AGC情况，比如6K4电子管的。一直没看到这类电子管在AGC情况下失真，或者说是频谱的测试。

longshort

sj055xy 发表于 2016-6-26 10:43
三极管反向AGC难道不是LNA吗？

从增益的角度看，衰减器小于等于1，而放大器大于等于1。

所以衰减器用于ALC，而放大器用于AGC。

再回答您的问题：三极管反向AGC可以是LNA，也可以不是LNA，这跟我说的衰减器与放大器的区别完全不是一个概念。

当然，我并不反对把AGC用于衰减器，也不反对把ALC用于放大器。至于LNA，在这里其实无关紧要。

JHXC

支持楼主的实验！

不过，楼主的实验需要作一些改进。 比方说，测试传统AM收音机AGC电路，建议组成一个完整的中频放大器，当然要包括AGC电路部分；测试PIN管，可将PIN管组成的衰减器插进AM中放电路的前端，如果能够将检波之后的电压进行变换处理之后加到PIN管电路最好。只是这样一来，电路就有点复杂。

反向AGC与采用PIN管控制的电路，本质上没有什么区别，从输出端看，都是为了获得相对稳定的信号，当然不能有过大的失真。从原理上看，PIN管优于反向AGC，虽然这两种方式都会有失真的诱因，但是反向AGC控制下的三极管造成失真的因素太多。

未成之佛

楼主算是给坛友发福利了如果可能，最好按照实用的AGC电路来测试，包括电路结构，信号大小等等