Кіріспе

Сигналдың күшін автоматты түрде реттеуге арналған электрондық схема. Автоматты күшін реттеу (AGC) – бұл күшейткіште немесе күшейткіштер тізбегіндегі жабық циклды кері байланыс реттегіш схема, оның мақсаты – кіріс сигналының амплитудасы өзгергеніне қарамастан, шығысында тиісті сигнал амплитудасын сақтау. Шығыс сигналының орташа немесе ең жоғары деңгейі күшейткіштердің күшінің өзгеруін динамикалық түрде реттеу үшін пайдаланылады, бұл схеманың кіріс сигналы деңгейлерінің кең ауқымында қанағаттанарлық жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Ол көптеген радио қабылдағыштарда әртүрлі радиостанциялардың орташа дыбыс деңгейін (көлемді) теңестіру үшін қолданылады, себебі қабылданған сигнал күшінің айырмашылығынан және бір станцияның радиосигналының әлсіреуінен туындаған өзгерістер болады. AGC болмаса, АМ радио қабылдағышынан шығатын дыбыс әлсіз сигналдан күшті сигналға дейін қатты өзгереді; AGC сигнал күшті болса дыбыстың деңгейін тиімді түрде төмендетіп, әлсіз болса көтереді. Типикалық қабылдағышта AGC кері байланыс басқару сигналы, әдетте, детектор сатысынан алынып, IF немесе RF күшейткіш сатыларының күшін басқару үшін қолданылады.

Қалай жұмыс істейді

Көбеюді басқаруға арналған сигнал (радиодағы детектор шығысы) диодқа және конденсаторға жіберіледі, олар максималды мәнді ұстап тұратын тұрақты ток кернеуін құрайды. Бұл сигнал RF күшейткіш блогына беріліп, олардың жұмыс режимін өзгертеді, соның салдарынан күшейту шамасын өзгертеді. Дәстүрлі жүйеде барлық күшейтуді басқару сатылары сигналды анықтаудан бұрын орналасқан, бірақ сигналды анықтаудан кейін күшейтуді басқару сатысын қосу арқылы күшейтуді басқаруды жақсартуға да болады.

АМ радиоқабылдағыштар

1925 жылы Гарольд Алден Уилер автоматты дыбыс деңгейін реттеуді (AVC) ойлап тапты және патент алды. Карл Кюпфмюллер 1928 жылы АГК жүйелерін талдауды жариялады. 1930 жылдардың басына қарай көптеген жаңа коммерциялық радио қабылдағыштары автоматты дыбыс деңгейін реттеумен жабдықталды. AGC – AM радио қабылдағыштарындағы сызықтықтан ауытқу. AGC болмаса, AM радиосында сигнал амплитудасы мен дыбыс толқын формасы арасында тура пропорционалды байланыс болар еді – дыбыс амплитудасы, яғни дыбыс күші, радиосигнал амплитудасына пропорционал болар еді, себебі сигналдың ақпараттық мазмұны тасымалдаушы толқынның амплитудасының өзгеруі арқылы беріледі. Егер тізбек жеткілікті сызықтық болмаса, модуляцияланған сигналды сенімді түрде қалпына келтіру мүмкін емес. Дегенмен, алынған сигналдың күші, таратушының қуаты мен қашықтығына, сондай-ақ сигнал жолының әлсіреуіне байланысты кең ауқымда өзгереді. AGC тізбегі қабылдағыштың шығыс деңгейінің тым көп ауытқуына жол бермей, сигналдың жалпы күшін анықтап, қабылдағыштың күшейту коэффициентін автоматты түрде реттеу арқылы шығыс деңгейін қа acceptable диапазонда ұстап тұрады. Өте әлсіз сигнал үшін AGC қабылдағышты максималды күшейтумен жұмыс істетеді; сигнал күшейген сайын AGC күшейтуді азайтады. Әлсіз сигналдарда қабылдағыштың радио жиілікті (RF) алдыңғы бөлігінің күшейтуін азайту тиімсіз, себебі төмен күшейту сигнал мен шу арасындағы қатынасты нашарлатады және кедергі тудыруы мүмкін; сондықтан көптеген конструкцияларда күшейтуді тек күшті сигналдар үшін ғана азайтады. АМ детектор диоды сигнал күшіне пропорционалды тұрақты кернеуді тудыратындықтан, бұл кернеуді қабылдағыштың алдыңғы сатыларына кері байланыс ретінде жіберіп, күшейтуді азайтуға болады. Сигналдың дыбыстық компоненттері күшейтуге елеулі әсер етпеуі үшін сүзгі желісі қажет; бұл «модуляцияның өсуіне» жол бермейді, ол сигналдың тиімді модуляция тереңдігін арттырады және дыбысты бұрмалайды. Коммуникациялық қабылдағыштарда қосымша күшейту сатылары, жеке AGC детектор диодтары, тарату және қысқа толқын диапазондары үшін әртүрлі уақыт константалары және бұрмалау мен қиылыс модуляциясын болдырмау үшін қабылдағыштың әртүрлі сатыларына AGC кернеуінің әртүрлі деңгейлерін қолдану сияқты күрделі AVC жүйелері болуы мүмкін. AVC жүйесінің дизайны қабылдағыштың пайдалану ыңғайлылығына, күйге келтіру сипаттамаларына, дыбыс сапасына, жүктемеге және күшті сигналдарға реакциясына үлкен әсер етеді. FM қабылдағыштары, олар амплитудалық өзгерістерге салыстырмалы түрде сезімтал емес шектегіш сатылар мен детекторларды қамтыса да, күшті сигналдардан жүктемеге түсуін болдырмау үшін AGC-ден пайда алады.

Радар

AGC-нің ұқсас қолданылуы радар жүйелерінде, қажетсіз кедергі эхоларын жою әдісі ретінде. Бұл әдіс кедергінің қызығушылық тудыратын нысаналардан келетін эхолардан әлдеқайда көп болатындығына негізделген. Қабылдағыштың күшеюі жалпы көрінетін кедергінің тұрақты деңгейін сақтау үшін автоматты түрде реттеледі. Бұл күшті кедергінің арасында жасырылған нысаналарды анықтауға көмектеспесе де, күшті нысана көздерін ажыратуға көмектеседі. Бұрын радардағы AGC электрондық түрде басқарылып, барлық радар қабылдағышының күшеюіне әсер ететін. Радарлардың жетілуімен AGC компьютерлік бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы басқарылатын болды және нақты анықтау ұяларында жоғары дәлдікпен күшеюге әсер ететін. Көптеген радарға қарсы шаралар радардың AGC-ін алдау үшін, шынайы сигналды күшті масқарамен "басу" арқылы тиімді пайдаланады, себебі AGC әлсіз, шынайы сигналды күшті масқараға қатысты кедергі ретінде қарастырады.

Аудио/видео

Аудиотаспа белгілі бір мөлшерде шу шығарады. Егер таспадағы сигнал деңгейі төмен болса, шу одан да анық естіледі, яғни сигнал-шу қатынасы мүмкін болғаннан төмен болады. Ең аз шуды қамтамасыз ету үшін, сигналды бұрмаламау үшін жазу деңгейі мүмкіндігінше жоғары орнатылуы керек. Кәсіби жоғары сапалы жазуда деңгейді шыңдық өлшегіш арқылы қолмен орнату қалыпты. Жоғары сапа талап етілмейтін жағдайларда, AGC (автоматикалық күшейткішті реттеу) тізбегі арқылы сигналдың орташа деңгейі жоғарылаған сайын күшейтуді азайтатын қолайлы жазу деңгейін орнатуға болады. Бұл дыбыс жазғыштың микрофонынан алыс тұрып сөйлеген кезде де жарамды жазба жасауға мүмкіндік береді. Ұқсас принциптер бейнежазғыштарға да қатысты. AGC-нің потенциалды кемшілігі – классикалық музыка сияқты тыныш және күрделі бөлімдері бар музыканы жазғанда, AGC тыныш бөлімдерді күшейтеді, ал күрделі бөлімдерді әлсіретеді, бұл динамикалық диапазонды тарылтады. Егер сигнал ойнатылғанда қайта кеңейтілмесе, бұл музыка сапасын төмендетуі мүмкін, мысалы, компрессиялық жүйелерде. Кейбір катушкалық магнитофондар мен кассеталық дискілерде AGC тізбектері бар, бірақ жоғары сапалы жазбаларға арналған құрылғыларда көбінесе ол жоқ. Көптеген бейнежазғыштар AGC-ні іске қосу үшін вертикальді синхронизациялық импульстің амплитудасын пайдаланады. Macrovision сияқты бейнекөшірмелерді бақылау жүйелері осы мүмкіндікті пайдаланып, теледидарлардың көбінесе елемейтін импульске кішігірім бұрмалауларды енгізеді, бірақ VCR-дің AGC-сі осы бұрмалауларды артық түзетуге және жазбаны бұзуға себеп болады.

Телефоннан дауысты дыбыс жазу

Телефондық әңгіменің екі жағын да жазатын құрылғылар, жергілікті қолданушыдан келетін салыстырмалы түрде күшті сигналды және қашықтағы қолданушыдан келетін әлдеқайда әлсіз сигналды шамалас дыбыс деңгейінде жазуы керек. Кейбір телефон жазба құрылғыларында автоматты күшейтуді реттеу (автоматты түрде көбейтуді басқару) жүйесі орнатылған, ол жазбалардың қанағаттанарлық сапада болуын қамтамасыз етеді.

Биологиялық

Инженерлік саласындағы көптеген ұғымдар сияқты, автоматты күшейтуді басқару биологиялық жүйелерде де, әсіресе сенсорлық жүйелерде кездеседі. Мысалы, омыртқалы жануарлардың көру жүйесінде торлы жасушалы фоторецепторлардағы кальций динамикасы жарық деңгейіне қарай күшейтуді реттейді. Көру жүйесінің кейінгі бөлімдерінде V1 жасушаларының өзара тежемелесуі контрастқа жауап беруді қалыпқа келтіреді, бұл автоматты күшейтуді басқарудың бір түрі. Сол сияқты, есту жүйесінде оливокохлеарлық эфферентті нейрондар биомеханикалық күшейтуді басқару тізбегінің бір бөлігі болып табылады.

Қалпына келтіру уақыты

Барлық автоматты басқару жүйелеріндегідей, ААК жұмысының уақыт динамикасы көптеген қолданбаларда маңызды рөл атқарады. Кейбір ААК жүйелері күшейтуді өзгерту қажеттілігіне жауап беруде баяу болады, ал басқалары өте жылдам реакция жасай алады. ААК-нің жылдам қалпына келтіру уақыты қажет болатын қолданбаның мысалы – Морзе кодты байланыста қолданылатын қабылдағыштар, онда қабылдау станциялары жіберу станцияларын символдың ортасында (мысалы, нүкте мен сызық арасында) тоқтату үшін толық үзіліс немесе QSK режимі қажет.