一种视频自动增益控制（AGC）电路的应用?

【摘　要】 结合视频图像接收原理及其在SGJ－5视频光接收机中的应用，介绍了一种峰值型AGC电路，分析了其工作原理及控制方式，并详述了其设计和实现过程。
     关键词：自动增益控制 电路 视频
　
1 引 言
　　在工业视频传输系统中，由于接收环境不同或外界干扰以及器件老化等产生的影响，接收到的信号的强弱可能变化很大。当信号较弱时，图像的对比度会变小，清晰度差且同步不稳定，无法成像。信号较强，将使后级放大器进入饱和区和截止区，导致信号严重失真，而且还会将同步脉冲切割掉，得不到良好的图像。在涉及安全生产的监控系统中，高质量、稳定的视频图像信号 ，对企业的生产尤其具有重要意义。
　　为此，本文介绍了一种峰值型视频自动增益控制（Automatic Gain Control，AGC）电路。它根据视频信号中同步头幅度最大的特点，取出同步头峰值作为放大器增益的控制电压，与传输图像内容无关，并且能够抑制混在视频信号中的低频干扰。
2 AGC电路工作原理及控制方式
2.1 工作原理
　　在SGJ－5视频光接收机中，AGC系统的组成框图如图1所示。
                                
　  通过光／电转换电路得到由光纤传输过来的视频信号变换为电信号，经调整分压后进入视频放大电路，其AGC反馈回路从输出中取得视频信号，经过检波整流，使之变成随视频信号的强弱而变化的直流控制电压，该电压反馈控制视频放大器三极管的直流工作点，从而改变其增益，达到稳定输出的目的。
    AGC系统主要由视频放大、AGC检波、AGC放大等电路组成。它是一闭环幅度反馈控制系统。
其中，AGC控制电路由AGC检波、AGC放大等电路组成，AGC检波将代表信号强弱的视频信号进行检波，从而得到与输入信号强弱成正比的直流电压，此电压即为AGC控制电压。
2.2 控制方式
　  AGC控制电路的控制方式有两种，一种是正向AGC，另一种是反向AGC。正向AGC的特点是，当输入信号ui增大时，AGC控制电压也增大，而放大器的增益K却下降，即Ui↑→UAGC↑→K↓。显然，反向AGC的特点是Ui↑→UAGC↓→K↓。
    由于反向AGC工作时，信号增大，晶体管的工作点电流反而减小，从而使动态范围进入截止区，使AGC电路AGC作用失效。所以，本文提出的AGC电路采用了正向AGC。用于正向AGC的放大器必须采用具有AGC功能的专用晶体管，它们的输出特性曲线扫帚形张开。当Uce为一定值时，管子的β值随工作点IC的变化非常明显，其晶体管电流和增益的关系如图2所示 。
                            
3　电路分析
　　AGC电压取自视频输出，反映视频信号的强弱变化，但又不希望受视频信号内容的影响，为此 ，系统采用了峰值型AGC电路。与平均值型AGC电路和键控型AGC电路相比，峰值型AGC电路的AGC电压随视频信号的峰值（即同步头脉冲）变化，只与外界信号的强弱有关，与图像的内容无关，避免了图像内容对AGC电压的影响。其AGC电路如图3所示。
      
　　其中，三极管9011为AGC检出管，2AP9J为检波二极管，C1为电压保持电容。AGC电压从9013的射极输出，提高输出电压的带负载能力。9011的基极加入一个正极性的图像信号，经9011反相放大后，正极性的同步头作用于2AP9J的正极，进行峰值检波，对C1充电，其充电时间常数很小。当同步头过后，2AP9J截止。这时C1充得的电压相当于同步顶的幅度，C1上的电压通过射极跟随器9013的输入阻抗放电，由于射极跟随器的输入阻抗较大，可达到100K，故放电缓慢，当C1＝0.1μF时，其放电时间常数为104μs，远大于行同步周期，因此C1上的电压可以近似看作维持在峰值不变，该电压通过射极跟随器输出，作为AGC的控制电压。视频信号愈强，控制电压也愈高，AGC控制的结果，使放大器的增益减小，图像信号幅度减小，最终使视频输出的图像信号保持在某一峰峰值的范围。
4　结束语
　　本文介绍的峰值型AGC电路，其控制电压与图像内容无关，只与同步头幅度有关。电容充电时间常数很小，当同步头到达时，电容能迅速达到同步头电压幅度。放电时间常数为毫秒数量级，能跟得上混在视频信号中的低频干扰信号变化速度，具有反调制作用，能够抑制低频干扰。
　　但是，也有一个不足之处，由于AGC电路充电时间常数很小，混在视频信号中高于同步头电平的干扰信号AGC工作状态影响很大。它使电容器C1充电到干扰信号的峰值，晶体管增益急剧下降，影响图像对比度，同时由于放电时间常数相对较大，在若干行同步周期内C1电压不能回复到正常状态，严重时会破坏同步，不能稳定地接收图像。