Die automatische Verstärkungsregelung (AGC) ist eine der grundlegenden Funktionen eines jeden hochwertigen Empfängers. Ihre Aufgabe ist es, das Ausgangssignal unabhängig von Schwankungen des Eingangssignals auf einem akzeptablen Niveau zu halten. In der Praxis bedeutet dies, dass schwache Signale verstärkt und starke Signale automatisch unterdrückt werden, um ein Aufwecken des Verstärkers oder eine unangenehme Lärmbelästigung für den Benutzer zu vermeiden.
In diesem Artikel stellen wir eine einfache und sehr praktische Lösung für eine Niederfrequenz-AGC vor, die einen gängigen MOSFET-Transistor vom Typ BS170 in Kombination mit dem beliebten Audioverstärker LM386 verwendet. Diese Schaltung findet in vielen QRP-Projekten und Heim-Transceivern Anwendung.
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Warum AGC mit niedriger Frequenz?
Die automatische Verstärkungsregelung (AGC) kann auf verschiedenen Ebenen des Signalwegs implementiert werden – entweder im Hochfrequenzbereich (HF), im Mittelfrequenzbereich (ZF) oder im Niederfrequenzbereich (NF). Jede Methode hat ihre eigenen Vor- und Nachteile.
Die Niederfrequenz-AGC wird in diesem Fall nach dem Detektor, also direkt im Audioteil des Empfängers, implementiert. Der Vorteil liegt in der einfachen Verdrahtung und dem minimalen Eingriff in die Hochfrequenzschaltungen. Der Nachteil kann eine geringere Dynamik im Vergleich zur VF-AGC sein, aber für viele Amateurfunkanwendungen ist diese Lösung völlig ausreichend.
Grundschaltung: LM386 als Audioverstärker
Das Herzstück der Schaltung bildet der integrierte Schaltkreis LM386, der sich großer Beliebtheit bei Funkamateuren erfreut. Er liefert ausreichend Leistung für kleine Lautsprecher oder Kopfhörer und benötigt dabei nur wenige externe Bauteile.
In unserem Fall wird die klassische Verbindung jedoch um ein regulatorisches Element der AGC erweitert.
MOSFET BS170 als gesteuerter Widerstand
Das Schlüsselelement der automatischen Verstärkungsregelung (AGC) ist der MOSFET-Transistor BS170. Dieser Transistor ist so angeschlossen, dass er als spannungsgesteuerter Widerstand fungiert. Dies ist eine grundlegende Eigenschaft, die eine stufenlose Verstärkungsregelung ermöglicht.
Bei niedrigen Gate-Source-Spannungen (Vgs) ist der Transistor geschlossen und sein Widerstand sehr hoch. Steigt Vgs jedoch an und überschreitet die Schwellenspannung Vgs(th), beginnt der Transistor zu öffnen und sein Widerstand sinkt.
V tomto zapojení je BS170 zaradený do signálovej cesty pred vstupom zosilňovača. To znamená, že:
- Bei einem schwachen Signal ist der Transistor geschlossen und das Signal wird ungedämpft weitergeleitet.
- Bei einem starken Signal öffnet der Transistor und beginnt, das Signal zu dämpfen.
Das Ergebnis ist die automatische Aufrechterhaltung eines konstanten Ausgangssignalpegels.
Signalpegelerkennung
Damit die automatische Verstärkungsregelung (AGC) funktioniert, ist es notwendig, Informationen über den Ausgangssignalpegel zu erhalten. Dies geschieht durch eine einfache Detektionsschaltung, bestehend aus einer Diode (z. B. 1N4148), einem Kondensator und einem Widerstand.
Das Signal vom Ausgang des LM386 (Pin 5) wird einem Potentiometer zugeführt, mit dem die AGC-Empfindlichkeit eingestellt werden kann. Vom Schieberegler des Potentiometers gelangt das Signal über eine Diode zum Gate des Transistors BS170.
Die Diode bewirkt die Gleichrichtung des Signals und erzeugt eine Steuerspannung, die proportional zur Amplitude des Audiosignals ist. Diese Spannung wird anschließend durch ein RC-Glied gefiltert, welches die AGC-Dynamik bestimmt.
AGC-Einstellung bei niedrigen Frequenzen: Die Rolle des Potentiometers
Ein sehr wichtiges Element ist das Potentiometer im Rückkopplungszweig. Sein oberes Ende ist mit dem Ausgang des LM386 verbunden, das untere Ende mit Masse, und die äußeren Anschlüsse sind mit einer Diode verbunden.
Dieses Potentiometer ermöglicht Folgendes:
- Legen Sie den Wert fest, bei dem die automatische Verstärkungsregelung (AGC) zu funktionieren beginnt.
- die Empfindlichkeit der Regulierung beeinflussen
- das Verhalten der Schaltung an spezifische Bedingungen anpassen
Eine korrekte Einstellung ist für eine optimale Funktion entscheidend – eine zu empfindliche AGC kann selbst schwache Signale „ersticken“, während eine unempfindliche AGC nicht verhindert, dass der Verstärker aufwacht.
AGC-Zeitkonstanten
Die Geschwindigkeit der AGC-Ansprechzeit wird durch die Werte des Kondensators C8 und des Widerstands R10 im Detektionskreis bestimmt. Diese Elemente bestimmen:
- Ansprechzeit – wie schnell die automatische Verstärkungsregelung (AGC) auf ein starkes Signal reagiert
- Zerfallszeit – wie schnell das System in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt
In der Praxis werden sie so gewählt, dass die automatische Verstärkungsregelung (AGC) schnell auf plötzliche starke Signale reagiert, aber langsamer zurückkehrt, um ein „Pumpen“ der Lautstärke zu verhindern.
Praktische Erfahrung und Eigenschaften
Diese Art von AGC wurde beispielsweise erfolgreich in QRP-SSB-Transceivern eingesetzt. Messungen haben gezeigt, dass sie den Ausgangspegel starker Signale deutlich begrenzen kann, während schwache Signale weiterhin gut lesbar bleiben.
Typisches Verhalten:
- Ohne AGC kann die Leistung unangenehm hohe Werte erreichen.
- Mit AGC wird die Leistung auf einem akzeptablen Niveau stabilisiert.
Aus praktischer Sicht bedeutet dies einen höheren Hörkomfort und einen besseren Schutz des Gehörs des Bedieners.
Einfluss der Stromversorgung und der Temperatur
Die Schaltung reagiert empfindlich auf die Versorgungsspannung. Im Batteriebetrieb können Spannungsschwankungen die AGC-Schwellenwerte beeinflussen. Daher empfiehlt sich der Einsatz eines Spannungsstabilisators, beispielsweise eines klassischen Linearreglers.
Ein weiterer Faktor ist die Temperatur. MOSFET-Transistoren weisen eine Temperaturabhängigkeit auf, die sich in einer Änderung des Arbeitspunktes äußert. In der Praxis bedeutet dies Folgendes:
- Bei höheren Temperaturen kann das Ausgangssignal geringer sein.
- Bei niedrigeren Temperaturen kann es höher sein.
Diese Veränderungen liegen jedoch in der Regel innerhalb tolerierbarer Grenzen.
Mögliche Modifikationen
Anstelle des BS170-Transistors kann auch der Typ 2N7000 verwendet werden, der ähnliche Eigenschaften aufweist. Für höhere Leistungen oder spezielle Anwendungen können auch andere MOSFET-Transistoren getestet werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, im Empfangsteil einen Vorverstärker hinzuzufügen, der einen durch die automatische Verstärkungsregelung (AGC) verursachten Empfindlichkeitsverlust kompensiert.
Abschluss
Die Niederfrequenz-AGC mit einem MOSFET-Transistor ist eine elegante und einfach zu implementierende Lösung für Amateurfunkempfänger. In Kombination mit der LM386-Schaltung bietet sie ausreichende Leistung und hohen Hörkomfort.
Die wichtigsten Vorteile sind:
- einfache Konstruktion
- Teileverfügbarkeit
- gute Wirksamkeit in der Praxis
Für Funkamateure, die gerne experimentieren und eigene Geräte bauen, ist dies ein interessantes Projekt mit echtem Nutzen. Jeder, der eine andere Verbindung ausprobieren möchte, kann es nutzen. AGC ND6T oder AGC mit A244D.