Circuito de Control Automático de Ganancia (AGC): Principios, Funcionamiento y Aplicaciones

El Control Automático de Ganancia (AGC) resuelve problemas de entrada y salida de señales, específicamente señales fluctuantes. Eso ya lo sabe; sin embargo, a menudo se pasa por alto su mecanismo o cómo proporciona una señal de salida estable. Afortunadamente, analizamos en detalle el circuito consolidando todos los hechos sobre el sistema para los curiosos sobre el circuito AGC.

1. ¿Qué es el Circuito AGC?

El Control Automático de Ganancia es un sistema para regular la amplitud en un circuito electrónico en un amplificador, asegurando que la señal de salida se mantenga en un nivel constante.

A pesar de la variación de amplitud de las señales entrantes, ajusta la señal de salida promedio, cambiando la ganancia del amplificador.

El sistema trabaja en bucle de realimentación (feedback): la señal de salida vuelve como señal de entrada. El circuito redirige la señal de vuelta al sistema mediante una cadena causa-efecto, resultando en un ciclo de bucle.

También facilita correcciones y ajustes a cambios: sistema AGC de bucle cerrado.

2. ¿Cuál es la Función del AGC?

El AGC es un método estándar de recuperación de ganancia en procesamiento sísmico. Al estudiar ondas sísmicas marinas, los científicos aplican sistemas AGC a los datos. La aplicación hace los datos más visibles, ya que no se percibe cierta información sin ello. La información perdida se debe a decaimiento de amplitud.

Es ideal porque los efectos de amplificación son automáticos sobre la amplitud de señal eléctrica.

La aplicación es traza por traza usando una longitud de operador AGC. El procedimiento ayuda a calcular amplitudes mediante un factor de escala en la longitud del operador AGC.

Notablemente, la longitud del operador AGC, o ventana AGC, es esencial para la corrección de ganancia y generalmente tiene duración en milisegundos.

La ventana AGC es una duración en milisegundos que se usa en la muestra de datos sísmicos a diferentes constantes de tiempo.

Es la herramienta de procesamiento ideal por ser fácil de aplicar para quienes conocen el concepto. Sin embargo, tiene el inconveniente de borrar información de amplitud dentro de los datos sísmicos.

3. Principio Básico de Funcionamiento del AGC

El principio simple es tener control automático de la señal de salida. Lo hace cambiando la amplitud de entrada variable de un receptor de radio para igualar la amplitud de salida.

Los circuitos AGC también realizan modulación de amplitud en señales sólidas.

El voltaje de polarización DC del emisor controla la ganancia de los amplificadores, igual que en circuitos de tubos. El AGC elimina la necesidad de reajustar ante fluctuaciones de intensidad de señal.

Importante: la ganancia es la relación entre amplitud de salida constante y nivel de señal de entrada en un circuito amplificador.

Receptores de transistor bipolar con AGC funcionan requiriendo potencia por la señal de ganancia retroalimentada.

Si hay suficiente variación de potencia AGC, la corriente de base controla fácilmente la corriente de emisor.

4. El Circuito AGC

Esta sección trabaja en un proyecto que requiere un circuito AGC. Nuestro objetivo: amplificar señales de audio de micrófono.

La demostración muestra el funcionamiento de un amplificador de audio de ganancia de frecuencia máxima, sin olvidar la circuitería del amplificador.

Veremos componentes individualmente y luego cómo se relacionan en un circuito.

i. Conector de Micrófono

El conector tiene un circuito que lo hace dispositivo activo para transmitir señales de audio débiles.

Un diafragma vibra por la señal débil y comunica a través del circuito como corriente. Las ondas de sonido entran al micrófono como señal de entrada débil de longitudes de onda variables.

La corriente fluye a través de una resistencia en voltaje DC en nuestro circuito de micrófono. Un capacitor de acoplamiento separa la señal de entrada variable en etapas posteriores.

ii. Amplificador de Voltaje

En esta etapa, el amplificador, con un solo transistor, amplifica una señal de audio débil del micrófono. El circuito tiene ganancia máxima para amplificar eficientemente.

La conexión de transición actúa como terminal de entrada y salida, con el terminal de emisor para ambos.

A medida que el valor resistor-capacitor sube con la ganancia, asegúrese de no haber señales entrantes. El propósito es mantener el amplificador inactivo. Sin embargo, al ser circuito de transistor, la tensión de salida es la mitad de la tensión total en reposo.

iii. AGC + Amplificador

Utilizaremos un amplificador de realimentación negativa con realimentación adicional en el pin positivo. Por tanto, la ganancia también dependerá de la conexión en el pin positivo.

En el lado positivo, el Transistor de Efecto de Campo (FET) puede funcionar como resistencia variable de voltaje o como transistor.

El capacitor (C1) señala del amplificador operacional a la base del transistor en un circuito con todos los componentes. En consecuencia, R2 y C2 convierten energía AC a DC.

Los mecanismos de C2, R4 y Q1 son similares a un diodo de media onda. La tensión de salida es directamente proporcional a la salida del amplificador.

El voltaje de alimentación en la compuerta FET facilita la conductancia mutua, actuando como resistencia variable de voltaje. Si el voltaje de compuerta aumenta, hay más conducción, reduciendo la ganancia del receptor. Si cae, reduce la conducción de tierra a pin positivo, aumentando la ganancia. Si el voltaje es despreciable, no hay conducción en el pin positivo: el circuito actúa como amplificador de realimentación negativa.

En ese estado, use la fórmula G = – (R2 / R1) dB para medición de amplitud y verificar ganancia máxima.

Vea este video para entender mejor y ver una demostración del sistema en funcionamiento.

5. Aplicaciones del AGC

El uso más extenso del AGC es en receptores AM. Útil en receptores de radio modernos para regular señales de audio. Sin él, habría un sistema amplificador lineal donde las señales fluctuarían con la intensidad.

Los receptores FM también usan AGC para prevenir sobrecarga por señales más fuertes.

Útil en sistemas radar para reducir contribución de ruido reduciendo ecos no deseados.

Ayuda a reducir la relación señal-ruido al grabar audio. Hay más ruido cuando el nivel de señal de entrada del dispositivo es bajo.

En tales casos, el AGC puede ser alternativa a grabación de alta fidelidad al reducir ganancia al aumentar la señal.

Los efectos AGC también aplican a grabaciones telefónicas. El sistema ayuda a grabar ambas partes de una conversación para óptimo rendimiento de grabación de llamadas.

Esencial en dispositivos de ajuste de ganancia operados por voz (Vogad). Tipo de amplificación de micrófono que reduce rango dinámico.

Vogad también en sistemas de transmisión de radio: toma amplia variedad de señales y transmite en rango aceptable.

En biología, AGC destaca en campo sensorial. Ejemplo: sistema visual de vertebrados usa regulación de calcio para detectar niveles de luz.

Tenga en cuenta que condiciones climáticas afectan condiciones de señal en el sistema AGC.

Conclusión

Hemos visto extensamente cómo ocurre la regulación de intensidad de señal dentro del sistema AGC. Ahora entiende lo que ocurre en las diferentes etapas del amplificador. Si decide poner teoría en práctica, tiene toda la información necesaria para probar el sistema bajo diversas condiciones de señal. Para más información sobre el circuito o fuente de componentes, contáctenos.