摘要：在视频系统当中，原始视频信号由于受光照强弱等因素的干扰，输出信号容易有大幅度的变化，在后级的模数转化中容易造成精度浪费。以此为背景，本文提出了一种基于AD8368芯片的高集成度、大动态范围的自动增益系统，该系统结构简单，适用面广，能有效解决视频系统中成像随光照不稳的问题。

关键词:视频系统，自动增益控制，AD8368

Abstract :In the video system, the original signal can change in a wide range due to the light intensity. This wouldn’t make the best of the latter ADC module. Based on AD8368 chip, we implement a high-integrated and wide-ranged AGC system.

Keywords :vedio system, AGC(automatic gain control), AD8368

1.引言

在视频成像系统当中，CCD芯片输出的模拟信号常常会随着光照强弱而剧烈变化，输出电压可能很小，也可能很大。若电压过小，则后级模数转换时无法充分利用其转换精度；若电压过大，则超出模数转换器的输入范围。两种情况都造成精度浪费。为了保证后续信号处理的可靠信，通常需要设计一个自动增益电路，根据前级信号自身动态的反馈调节其大小，使得最终输出信号幅度稳定在某一幅度上。

AGC电路的基本原理是通过一个随输入信号变化的直流AGC电压来动态的控制放大器增益，达到稳定输出电压的目的。这种电路多用分立器件比如三极管，或者可变增益放大器（Variable Gain Amplifier, VGA）加上检波电路实现。随着技术的进步，集成了VGA和检波电路的独立芯片已经出现。利用这种芯片，搭建简单的外围电路，就可以实现良好的AGC功能。AD8368就是这样一款芯片。

2.AD8368芯片介绍

AD8368是AD公司出品的一款高性能可变增益放大器，它有两种工作方式，当MODE管脚推高时，AD8368可作为一个典型的VGA工作，增益随控制电压增加；当MODE管脚接地并使用集成的平方律检波器时，增益随控制电压递减，能实现一个完整的闭环AGC，默认输出幅度的稳定在63mV rms。并且通过简单外围电路，这个输出幅度能够调节成所需值。AD8368的功能框图如图1所示：

500)this.style.width=500;" border=0>

图1

500)this.style.width=500;" border=0>

3.AGC电路设计

3.1普通AGC工作模式电路

500)this.style.width=500;" border=0>

500)this.style.width=500;" border=0>

图2

500)this.style.width=500;" border=0>

3.2改进的AGC工作电路

但是由式(2)可知，这种单片AGC系统得增益控制范围只有30dB。于是，我们考虑将采用两片AD8368级联的方式，实现60dB的动态范围。若我们只是简单的将两片AD8368工作于AGC方式，则当输入信号较大或较小时，前级放大器先进入饱和，在这种边缘状态，放大器的增益特性偏移理想特性较大，噪声大。所以我们采用前级AD8368工作在VGA模式，而后级工作在AGC模式，并用后级的DETO信号来同时作为前后级的增益控制输入。这样，检波输出的结果能同时控制两个AD8368的增益平均分配增益，防止了前端过早进入饱和的情况。具体电路连接如下：

500)this.style.width=500;" border=0>

依据式(2)，控制电压在 范围内时，增益变化范围为 。若要达到500mV rms（-3.8dBm）的稳定输出，输入应在-45.8dBm(4mV rms)到15dBm（4.36V rms）的60dB范围内。以Sony的CCD芯片ICX409为例，其暗信号(Dark Signal)为1mV，饱和信号输(Saturation Signal)出为1V，可见，本设计能够满足实际的需求。

根据不同的需要，我们可能需要电路有不同的AGC响应时间。若响应时间长，则平均信号的周期长，变化缓慢，精度较高，但反应时间较长；若响应时间短，则平均信号的周期短，变化快速，精度较低，但反应时间较短。AD8368可以通过调节DETO脚的外接电容 来改变环路的响应时间，其计算公式为：

500)this.style.width=500;" border=0>

4.实验分析

我们设计了三组实验信号作为输入，分析各自的输出。

1.以不同幅度的正弦信号作为输入，测量输出信号，观察输出信号随输入的变化。当输入为1MHz的正弦波时，输出电压 和输入 关系如下：

(mV)

31020501002004005008001000

(mV)

477485490499499503505510510510

当输入信号变化50.5dB时，输出仅变化了0.5dB。

2.将多个频率、不同幅度的正弦信号叠加输入，模拟实际视频信号，观察输出的变化。输

500)this.style.width=500;" border=0>

500)this.style.width=500;" border=0>

可见，当输入信号变化46dB时，输出仅变化了0.67dB。从实验二中可以看出，在一个很宽的频率范围内，AGC对多种频谱混合的输入信号，工作仍然稳定。

通过分析和实验可以得出，本文设计的AGC电路具有高集成度，60dB的大动态范围，应用简单的特点。从电路频率范围，输出幅度波动范围及输出失真情况，它完全可以作为自动增益控制单元应用于一般的视频电路。

综上所述，在设计视频系统中的AGC电路时，由于采用了AD8368芯片，通过合理的选择外设器件使系统符合实际控制的时间、噪声需要，设计出的电路简单紧凑，而且能满足实际需要。最后，由于芯片是用对输出信号检测得到的信号进行反馈调节，所以实际检测到的信号叠加了噪声信号，在输入信号比较微弱而噪声又较大时，容易造成较大误差，具体应用时应极力避免。

本文作者创新点：本电路采用AD8368芯片，实现了高集成度大动态范围的视频自动增益电路。