AGC制御部の動き方
2017-12-23
年末が近づいてきましたが、気分的にはまだ”その気”にはなれずにいます。今年の仕事納めは通例より一日早い27日・・・なるべく”来年に丸投げ”みたいな残務を残さぬよう、ちょいと気合いを入れて今年一杯を勤め上げたいと思います。
AGC関連の検討が”机上”というか脳内思考から徐々に出て行きそうです。この辺りをまとめておきたいと思います。まずはグラフを。
前回の実験で、AGCアンプ出力のダイナミックレンジが凡そ「25dB」程度であることが判りました。そこでこのグラフでは、-127dBを最低レベルとして、25dB毎に分割したグラフを主軸として描いています。
まずは、ある時点でS4に満たない信号強度・・・-107dBの信号を受信したとします。この場合、まだAGCの制御範囲に満たないため、ゲインのコントロールはしません。つまり、①の範囲ではIFとしてのゲイン最大で動いている状態であり、言わば「放っておく」という感じ。
続いてS8に満たない信号強度・・・②の範囲で-87dBの信号を受信したとします。この場合、まずはAGCアンプのレンジ超え（①超え）がいきなり発生するため、即座に-25dBのAGCを掛けます。すると、AGC範囲で出力したい-13dBを下回ってしまいますから、掛け過ぎた10dB分を調整・・・-15dBのAGCを掛け直して完了。さらにこの信号が消失した場合、AGC時定数に従ってリリースしていきます。
S8以上の信号がいきなり入ってきた場合（③～⑤）も「-25dBのAGCを掛けてもレンジ超えが発生する」という事象が何回か続くだけで、レンジ超えしなくなったら正しい減衰量になるようAGCを掛けるという部分は変わりません。
さて、MC1350はお世辞にもローノイズとは言えないようです。
データシートから抜き出しました。HF帯の情報はありませんが、ひとまず45MHzのデータと同様としましょう。
今回のIF回路は2段で考えていますから、AGCをそれぞれ個別に制御することができます。これも、先のグラフに「二題」で示しています。
まず、黄緑の横縦矢印で示しているのが、前段と後段の制御範囲を同一の45dBにしたものです。こうすると、後段の制御が満了して前段に移るS9+15dBまでは、大凡前段のNFである6dBに近い値（データシートの抜き出しグラフ参照）に収まります。前段に制御が移るとNFは悪い方向に動いていきますが、既にかなりの信号強度で受信できている領域ですから、あまり気にならないでしょう。
一方、ピンクの横矢印の方は前段のゲインリダクションが-15dB程度・・・NFが13dB程度（これも抜き出しデータ参照）になっていますから、NF的には明らかに不利になります。
今回のMC1350x2の構成では、できるだけNFの良いフルゲインの状態を前段に任せられる「前段と後段の制御範囲を同一の45dBにする」というのが正解になります。これは、一般的な多段IFアンプにも適用できるセオリーになるでしょう。
自分用の頭の整理なんであまり上手く表現できていないんですが、今日のところはこの辺で切り上げたいと思います。
修正 2018/01/01＞
我がブログのコメント主であるぶんきゅう先生よりグラフ表現のご指摘を頂きました。グラフを差し替え、ホンの一文字ですが記事も修正しました。ぶんきゅうさん、ありがとうごさいました。
AGC関連の検討が”机上”というか脳内思考から徐々に出て行きそうです。この辺りをまとめておきたいと思います。まずはグラフを。
前回の実験で、AGCアンプ出力のダイナミックレンジが凡そ「25dB」程度であることが判りました。そこでこのグラフでは、-127dBを最低レベルとして、25dB毎に分割したグラフを主軸として描いています。
まずは、ある時点でS4に満たない信号強度・・・-107dBの信号を受信したとします。この場合、まだAGCの制御範囲に満たないため、ゲインのコントロールはしません。つまり、①の範囲ではIFとしてのゲイン最大で動いている状態であり、言わば「放っておく」という感じ。
続いてS8に満たない信号強度・・・②の範囲で-87dBの信号を受信したとします。この場合、まずはAGCアンプのレンジ超え（①超え）がいきなり発生するため、即座に-25dBのAGCを掛けます。すると、AGC範囲で出力したい-13dBを下回ってしまいますから、掛け過ぎた10dB分を調整・・・-15dBのAGCを掛け直して完了。さらにこの信号が消失した場合、AGC時定数に従ってリリースしていきます。
S8以上の信号がいきなり入ってきた場合（③～⑤）も「-25dBのAGCを掛けてもレンジ超えが発生する」という事象が何回か続くだけで、レンジ超えしなくなったら正しい減衰量になるようAGCを掛けるという部分は変わりません。
さて、MC1350はお世辞にもローノイズとは言えないようです。
データシートから抜き出しました。HF帯の情報はありませんが、ひとまず45MHzのデータと同様としましょう。
今回のIF回路は2段で考えていますから、AGCをそれぞれ個別に制御することができます。これも、先のグラフに「二題」で示しています。
まず、黄緑の
一方、ピンクの横矢印の方は前段のゲインリダクションが-15dB程度・・・NFが13dB程度（これも抜き出しデータ参照）になっていますから、NF的には明らかに不利になります。
今回のMC1350x2の構成では、できるだけNFの良いフルゲインの状態を前段に任せられる「前段と後段の制御範囲を同一の45dBにする」というのが正解になります。これは、一般的な多段IFアンプにも適用できるセオリーになるでしょう。
自分用の頭の整理なんであまり上手く表現できていないんですが、今日のところはこの辺で切り上げたいと思います。
修正 2018/01/01＞
我がブログのコメント主であるぶんきゅう先生よりグラフ表現のご指摘を頂きました。グラフを差し替え、ホンの一文字ですが記事も修正しました。ぶんきゅうさん、ありがとうごさいました。
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来年は飲み行きましょう
こんにちは。
AGCモデルのグラフを拝見しましたが、最初少し悩んでしまいました。
桃色と緑の太い矢印は横方向ではなくて縦方向に延びる線ではないのかなと思いました。AGCを前後両段にかけるとして、入力信号がｰ103ｄBｍに至るまではAGCが効いていないのでIF前後段で45dB x2= 90dB増幅されますが、それ以上になるとAGCによって前後段の増幅率が徐々に小さくなり（線が短くなり）、入力信号レベルが-13dBmの時点で増幅率0（線がなくなる）になるというイメージです。
あとAGCアンプのダイナミックレンジについてですが、入力側を適正に絞ってあげればあまり難しく考えなくても良さそうな気もします。ダイオード検波ですからバイアスをかけると良いかも知れませんが。
では良いお年を～(^o^)/
AGCモデルのグラフを拝見しましたが、最初少し悩んでしまいました。
桃色と緑の太い矢印は横方向ではなくて縦方向に延びる線ではないのかなと思いました。AGCを前後両段にかけるとして、入力信号がｰ103ｄBｍに至るまではAGCが効いていないのでIF前後段で45dB x2= 90dB増幅されますが、それ以上になるとAGCによって前後段の増幅率が徐々に小さくなり（線が短くなり）、入力信号レベルが-13dBmの時点で増幅率0（線がなくなる）になるというイメージです。
あとAGCアンプのダイナミックレンジについてですが、入力側を適正に絞ってあげればあまり難しく考えなくても良さそうな気もします。ダイオード検波ですからバイアスをかけると良いかも知れませんが。
では良いお年を～(^o^)/
確かに(^^;
ぶんきゅうさん、コメントに気づかず、ちょっと遅れました。
仰るとおりです。縦に矢印をすべきですね・・・ご指摘、ありがとうございます。手が空いたら差し替えたいと思います。
ダイナミックレンジの部分ですが、これは実験に委ねてみたいと思います。無信号から大きな信号(例えばS9+60dB）が入ってきたときに、段階的な利得制御が果たして追いつくかという部分が、今回の制御の肝になると思っています。
仰るとおりです。縦に矢印をすべきですね・・・ご指摘、ありがとうございます。手が空いたら差し替えたいと思います。
ダイナミックレンジの部分ですが、これは実験に委ねてみたいと思います。無信号から大きな信号(例えばS9+60dB）が入ってきたときに、段階的な利得制御が果たして追いつくかという部分が、今回の制御の肝になると思っています。
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