مقایسه روش های پیاده سازی
معایب : حجم مدار بالا
استفاده از پتانسیومتر و موتور پله برای چرخش آن :
معایب : حجم مدار بالا ، سرعت قرارگیری مقاومت در حلقه فیدبک نسبتا پایین ، نویز
استفاده از پتانسیومتر دیجیتال :
معایب : پیاده سازی و تحلیل مسئله دشوار ، برنامه نویسی به شدت دشوار ، محدودیت بالا در دامنه تقویت شده در خروجی
نمونه مدار AGC ساخته شده
تصویر زیر نشان دهنده یک نمونه AGC ساخته شده با استفاده از روش پتانسیومتر و موتور پله می باشد.
عناصر اصلی برای ساخت این مدار عبارتند از : lm324 ، L298 ، step motor ، LCD ، رگولاتور 7805 ، 7808 ، 7908
برای اینکه حساسیت پتانسیومتر زیاد بود در حین آزمایش و اینکه مقداری بیشتر جا میگیرد ، مجبور شدیم برای رفع این مشکل از مولتی ترن استفاده کنیم
برای مهار کردن موتور به برد میتوانیم از مخلوطی از چسب فولاد و رزین و همینطور از بست کمربندی استفاده نمود .
روش ساخت مدار کنترل اتوماتیک بهره 3
این ولوم ها انواع و اقسامی را در بر می گیرند که باید با توجه به نیازمان و موارد زیر یکی را انتخاب نمود. در زیر چند نمونه از ولوم های دیجیتال را می بینید ، برخی از اینها در سیستم های صوتی استفاده می شوند که اصول کاری آن طوری است که پس از اعمال سیگنال ورودی با زدن کلید های UP و DOWN یا استفاده از پورتهای سریال با توجه به step هایی مشخص شده در برگه دیتاشیت ارایه شده توسط شرکت سازنده ، سیگنال پله به پله افزایش می یابد و خروجی تقویت می شود.
از سری ولوم های ساخته شده می توان به سری PT اشاره داشت: PT2253A و PT2256A و PT2257A و PT2258A اشاره کرد .
روش ساخت مدار کنترل اتوماتیک بهره 2
استفاده از آرایه مقاومتی برای حلقه فیدبک و کنترل بهره به صورت خودکار توسط میکرو
که مقدار مقاومت مد نظر را مالتی پلکس می کنیم.
مقاومت آرایه ای در واقع مجموع چند مقاومت با مقدار برابر هست که یک سر تمامی مقاومتها به همدیگر متصلا است. مقاومت آرایه ای ، شامل چند عدد مقاومت است که با هم موازی شده اند و با یک پایه مشترک در قالب یک قطعه عرضه می شود . مانند مقاومت های عادی رنج بندی دارد . پایه مشترک معمولاًروی بدنه با علامتی مثل نقطه مشخص می شود. مثلاً یک مقاومت آرایه ای 10 کیلواهم 7 پایه ، شامل 6 مقاومت 10 کیلواهم می باشد.
معمولا کاربرد این نوع مقاومت بیشتر در مدارات دیجیتالی و به عنوان مقاومت های بالاکش (Pull up) یاپائین کش (Pull down) مثلا یک پورت از میکرو یا تقویت خروجی سطح پایین یا بالای میکروکنترلر استفاده می شود. در شکل زیر شکل فوق یک نمونه از این آرایه ها را مشاهده می فرمایید .
در ادامه مطلب در مورد این موضوع بیشتر بحث می کنیم .
روش ساخت مدار کنترل اتوماتیک بهره
روش های پیاده سازی :
در کل ، پیاده سازی اینگونه مدارات نیازمند آشنایی با انواع تقویت کننده های عملیاتی دارد . در فصل سوم بیشتر بحث می شود اما این که چگونه فیدبک حلقه بسته را اجرا نماییم ، خود جای بحث دارد ؛ در این فصل به تحلیل و بررسی روشهای پیاده سازی و چالش های پیش رو در اجرا خواهیم پرداخت .
برای ساختن AGC روشهایی زیر را می توان برای حلقه فیدبک آپ-امپ در نظر گرفت :
1- استفاده از آرایه مقاومتی برای حلقه فیدبک
2- استفاده از پتانسیومتر
3- استفاده از ولوم های دیجیتال
در پست های بعدی در مورد این موضوع بیشتر توضیح خواهیم داد.
تاریخچه ساخت اولین AVC و تکمیل آن
تاریخچه :
هارولد آلدن ویلر دانشمند آمریکایی بود که برای اولین بار در سال 1925 موفق به ساخت رادیوهایی با قابلیت کنترل اتوماتیک صدا و ثابت نگه داشتن سطح آن شد . در واقع او مخترع دستگاه کنترل اتوماتیک صدا AVC لقب گرفت .
کارل کوپف مولر در سال 1928 آنالیز یک سیستم AGC را منتشر کرد که بعدها منجربه تکمیل سیستم قبلی شد. در اوایل 1930 میلادی بیشتر گیرنده های برنامه های پخش همگانی شامل یک AVC ، که اغلب این گیرنده ها رادیوهای موج AM بودند.
در گیرنده های رادیویی ، اغلب به سبب برخورد سیگنالهای رادیویی از زوایای مختلف به آنتن گیرنده و تغییرات جوی ، سیگنال وارد شده به گیرنده ضعیف یا خیلی قوی می شود . این تغییرات موجب کم و زیاد شدن صدا در بلندگو می شود . سطح صداهای شنیده شده از بلندگو حد و استاندارد خاصی نداشت که در این صورت می توانست بسیار آزار دهنده باشد که با به کار بردن این تکنیک در عصر خود تحولی بزرگ به شماررفت.
AGC چیست ؟
AGC (Automatic Gain Control) :مدار کنترل اتوماتیک بهره یا AGC در واقع می توان گفت سامانه آداپتور الکترونیکی است که در بسیاری از مدارات الکترونیکی و مخابراتی نظیر مدارات رادار ، تلویزیون ، رادیو ، موبایل ، سامانه های آنتن مرکزی ، دستگاه های ضبط صوت ، مودم های وایمکس و وای فای و ... و حتی در زمینه پزشکی مثلا سمعک از آن استفاده می شود.
در اینجا کاربرد مدارات کنترل اتوماتیک در گیرنده‌های رادیویی را بررسی می کنیم : بهره، مشخصه‌ای است که یک گیرنده به هنگام دریافت سیگنالی، بر روی آن به منظور افزایش توان اعمال می‌کند. کنترل بهره اتوماتیک یا AGC، مداری است که مقدار بهره اعمالی بر روی سیگنال دریافتی را بر اساس قدرت سیگنال تشخیص می‌دهد. لذا، سیگنالهای ضعیف‌تر بهره بیشتر و سیگنالهای قوی‌تر بهره کمتری دریافت می‌کنند.
عملکرد این دستگاه را می توان در جاهای مختلف بسته به شرایط طراحی و محیط استفاده مد نظر گرفت . مثلا AGC برای یک سیستم گیرنده تلویزیونی می تواند سطح سیگنال خروجی را بسته به شرایط جوی مختلف ، ثابت نگه دارد.
در تلفن همراه نیز بدین صورت است که سطح سیگنال دریافتی و خارجی با توجه به بعد مسافت با دکل فرستنده می تواند ثابت بماند ، هر چقدر فاصله از دکل بیشتر باشد فرستنده موبایل نیاز به توان بالاتری برای ارسال امواج دارد و بلعکس هر چقدر فاصله از دکل مخابراتی BTS کمتر باشد در مقابل توان و بهره کمتری نیاز است تا سیگنال به دکل برسد البته این بررسی از جانب خود موبایل در طول عملیات ارسال امواج است.
و حال اگر بخواهیم از دید دریافت سیگنال در خودر موبایل مدار AGC را تشریح کنیم عملکرد آن بدین صورت است که دکل فرستنده امواج GSM یا نسل های جدید تلفن همراه ، امواج را با بهره و توان ثابتی انتشار می دهند در همه جهات . حال اگر این توان بالا در نزدیکی دکل دریافت شوند و یکراست وارد مدارات گیرنده موبایل شوند باعث اختلال در مدار و آسیب رسیدن به آن می شود AGC در طبقات ورودی می تواند بهره ی سیگنال را کاهش داده ( افت بهره ) و سطح سیگنال را به مقدار مد نظر در طراحی برساند و اگر موبایل در فاصله دوری از دکل قرار داشته باشد و حال سیگنال پس از عبور از ساختمان ها و موانع و علاوه بر آن تحت تاثیر سایر عوامل اعم از جوی و نویزی و ... قرار بگیرد و مقدارس افت پیدا کند . مدار AGC در طبقات ورودی می تواند سطح سیگنال را با افزایش بهره در ورودی تقویت کند و مقدار آنرا به مقدار دلخواهمان می رساند.
مزایا و معایب استفاده از AGC :
علاوه بر اینکه کاربردهای این مدار در روزمره توضیح داده شد به طبع طراحی چنان مداری و اجرای آن گرانتر تمام می شود ، اما استفاده از مدارات کنترل بهره اتوماتیک در ماژول های مخابراتی و همچنین لوازم قابل حمل می تواند مصرف باتری که مهمترین رکن و چالش در امروزه هست را به مقدار قابل توجهی بهینه سازد.