Nízkofrekvenční AGC s MOSFET tranzistorem a LM386

Automatická regulace zesílení, známá pod zkratkou AGC (Automatic Gain Control), patří mezi základní funkční bloky každého kvalitního přijímače. Jejím úkolem je udržovat výstupní signál na přijatelné úrovni bez ohledu na kolísání vstupního signálu. V praxi to znamená, že slabé signály jsou zesíleny, zatímco silné signály jsou automaticky potlačovány, aby nedošlo k probuzení zesilovače nebo nepříjemnému „ohluchnutí“ operátora.

V tomto článku se podíváme na jednoduché a velmi praktické řešení nízkofrekvenčního AGC, které využívá běžně dostupného MOSFET tranzistoru typu BS170 v kombinaci s populárním audio zesilovačem LM386. Jde o zapojení, které si našlo cestu do mnoha QRP projektů a domácích transceiverů.

Proč právě nízkofrekvenční AGC?

AGC lze realizovat na různých úrovních signálové cesty – buď na vysokofrekvenční (VF), mezifrekvenční (MF), nebo nízkofrekvenční (NF). Každý přístup má své výhody a nevýhody.

Nízkofrekvenční AGC, jako v tomto případě, se realizuje až za detektorem, tedy přímo v audio části přijímače. Výhodou je jednoduchost zapojení a minimální zásah do vysokofrekvenčních obvodů. Nevýhodou může být menší dynamika v porovnání s VF AGC, ale pro mnohé amatérské aplikace je toto řešení plně dostačující.

Základ zapojení: LM386 jako audio zesilovač

Jádrem zapojení je integrovaný obvod LM386, který je mezi radioamatéry mimořádně oblíbený. Nabízí dostatečný výkon pro malé reproduktory nebo sluchátka, přičemž vyžaduje minimum externích součástek.

V našem případě je však klasické zapojení rozšířeno o regulační prvek, který zajišťuje AGC.

MOSFET BS170 jako řízený odpor

Klíčovým prvkem AGC je MOSFET tranzistor BS170. Tento tranzistor je zapojen tak, že funguje jako napětím řízený rezistor. To je zásadní vlastnost, která umožňuje plynulou regulaci zesílení.

Při nízkých hodnotách napětí mezi gate a source (Vgs) je tranzistor zavřený a jeho odpor je velmi vysoký. Jak však Vgs roste a překročí prahové napětí Vgs(th), tranzistor se začne otevírat a jeho odpor klesá.

V tomto zapojení je BS170 zařazen do signálové cesty před vstupem zesilovače. To znamená, že:

• při slabém signálu je tranzistor zavřený a signál přechází bez útlumu
• při silném signálu se tranzistor otevře a začne signál tlumit

Výsledkem je automatické udržování konstantní úrovně výstupního signálu.

Detekce úrovně signálu

Aby AGC mohlo fungovat, je třeba získat informaci o úrovni výstupního signálu. To zajišťuje jednoduchý detekční obvod tvořený diodou (například 1N4148), kondenzátorem a rezistorem.

Signál z výstupu LM386 (pin 5) je přiváděn na potenciometr, který umožňuje nastavit citlivost AGC. Z běžce potenciometru jde signál přes diodu na hradlo tranzistoru BS170.

Dioda zajišťuje stejnosměrné usměrnění signálu, čímž vzniká řídící napětí úměrné amplitudě audio signálu. Toto napětí se následně filtruje pomocí RC článku, který určuje dynamiku AGC.

Nastavení nízkofrekvenčního AGC: úloha potenciometru

Velmi důležitým prvkem je potenciometr ve zpětnovazební větvi. Jeho horní konec je připojen na výstup LM386, spodní na zem a běžec vede na diodu.

Tento potenciometr umožňuje:

• nastavit úroveň, při které AGC začne působit
• ovlivnit citlivost regulace
• přizpůsobit chování obvodu konkrétním podmínkám

Správné nastavení je klíčové pro optimální funkci – příliš citlivé AGC může „dusit“ i slabé signály, zatímco necitlivé AGC nezabrání probuzení zesilovače.

Časové konstanty AGC

Rychlost reakce AGC je dána hodnotami kondenzátoru a rezistoru v detekčním obvodu C8 a R10. Tyto prvky určují:

• čas náběhu (attack time) – jak rychle AGC reaguje na silný signál
• čas doběhu (decay time) – jak rychle se systém vrátí do původního stavu

V praxi se volí tak, aby AGC reagovalo rychle na náhlé silné signály, ale pomaleji se vracelo zpět, čímž se zabrání „pumpování“ hlasitosti.

Praktické zkušenosti a vlastnosti

Tento typ AGC byl úspěšně použit například v QRP SSB transceiverech. Měření ukázala, že dokáže výrazně omezit výstupní úroveň při silných signálech, přičemž slabé signály zůstávají dobře čitelné.

Typické chování:

• bez AGC může výstup dosáhnout nepříjemně vysoké úrovně
• s AGC je výstup stabilizovaný na přijatelné úrovni

Z praktického hlediska to znamená vyšší komfort při poslechu a ochraně sluchu operátora.

Vliv napájení a teploty

Zapojení je citlivé na napájecí napětí. Při provozu z baterie může kolísání napětí ovlivnit prahové úrovně AGC. Proto je vhodné použít stabilizátor napětí, např. klasický lineární regulátor.

Dalším faktorem je teplota. MOSFET tranzistory mají teplotní závislost, což se projevuje změnou pracovního bodu. V praxi to znamená, že:

• při vyšší teplotě může být výstupní signál nižší
• při nižší teplotě může být vyšší

Tyto změny jsou však obvykle v tolerovatelných mezích.

Možné modifikace

Namísto tranzistoru BS170 lze použít i typ 2N7000, který má podobné vlastnosti. Pro vyšší výkony nebo specifické aplikace lze experimentovat is jinými MOSFET tranzistory.

Další možností je doplnění předzesilovače v přijímací části, který kompenzuje případnou ztrátu citlivosti způsobenou AGC.

Závěr

Nízkofrekvenční AGC s MOSFET tranzistorem představuje elegantní a snadno realizovatelné řešení pro radioamatérské přijímače. V kombinaci s obvodem LM386 poskytuje dostatečný výkon i komfort při poslechu.

Hlavními výhodami jsou:

• jednoduchá konstrukce
• dostupnost součástek
• dobrá účinnost v praxi

Pro radioamatéry, kteří rádi experimentují a staví vlastní zařízení, jde o zajímavý projekt s reálným přínosem. Kdo by chtěl vyzkoušet jiné zapojení, tak může použít AGC ND6T nebo AGC s A244D.