本文設計了一個具有自動增益控制的電路來穩定射頻功率振蕩器的輸出幅度，通過對整個設計電路的傳遞函數分析，來避免反饋環路產生振蕩，使整個電路工作在穩定的狀態。
1 主體電路的設計
系統原理框圖如圖1所示，AGC環路由峰值檢測器，低通濾波器，比較器以及控制信號產生器組成。振蕩器的輸出幅度被峰值檢測器檢測出后經過低通濾波與參考電平進行比較后產生控制信號，通過控制振蕩器中功率MOSFET的柵源電壓來使得輸出的幅度穩定。
設計了一個頻率為13．56 MHz，輸出功率為100 W，諧振阻抗50 Ω，品質因數Q=5的具有穩幅功能的射頻功率振蕩器，圖2為詳細的電路設計，本設計采用克拉潑(Clapp)振蕩器結構，功率MOSFET選取ARF461A，通過對靜態工作點的設置，使振蕩器的工作狀態由起振時的AB類狀態滑到穩定時的C類放大狀態。輸出的信號通過C8，C9分壓，送入LTC5507進行峰值檢測，檢測后的峰值信號經運放LM324與參考電壓進行比較后產生控制電壓，控制電壓經過放大后通過對三極管的控制，來調整振蕩幅度的變化。振蕩器幅度增大時，G點電壓將會下降，ARF461A的柵源電壓將會降低，進而調整輸出幅度，使其輸出減小。同理，當幅度減小時，ARF461A的柵源電壓會升高，輸出幅度將會增加。
2 系統穩定性分析
系統結構圖如圖3所示，A1為控制電壓與漏極電流基波分量之間的傳遞函數，G1(s)為漏極電流基波分量與輸出幅度的傳遞函數，A2為分壓系數等于1／50，G2(s)為峰值檢測電路的傳遞函數，A3為運放的放大倍數等于6。
2．1 射頻功率振蕩器電路的傳遞函數
如圖2所示，設反饋回來的控制電壓為Ue，通過作用于三極管，來改變ARF461A的柵源電壓，進而改變漏極電流基波分量的大小。首先寫出Ue和基波分量Il的關系。運用折線分析法，功率管的漏極電流為：
其次，要寫出漏極基波電流分量Il與輸出幅度的傳遞函數，如圖4所示。
式(10)說明，u(t)由角頻率為ω0的等幅正弦函數和頻率為ωd的衰減正弦函數合成，兩個頻率ω0和ωd形成拍頻，輸出電壓的幅度隨時間的變化是一個二階系統的階躍響應，對應的特征根為
，如果只考慮輸出電壓的幅度，不關心高頻成分的細節，忽略高頻成分和(ω0-ωd)的諧波分量，設幅度關于時間t的函數為Up(t)，其拉普拉斯變換為：
2．2 峰值檢測電路的傳遞函數
峰值檢測電路等效成一個二極管和電容器電路，如圖5(a)所示。當U1’>U2’時，VD’導通，反則截止。C’兩端的電壓U2’由
決定，而
，假設R1’<
2．3 電路系統的傳遞函數
系統的閉環傳遞函數可寫成：
根據系統的傳遞函數，寫出閉環特征方程后經整理帶入具體的元器件值：R=50Ω，C=1.2 nF，R1’=200Ω，C’=1nF，θD=20，通過閉環特征方程各項的系數運用勞斯判據來判斷系統是否穩定。勞斯表如表1所示，要使系統穩定，(14.1-0.4K4)×107>0，即K4=(-A1)A2A3R<35.25，可解出，AGC環路中三極管射級電阻R5>1．02kΩ時，系統處于穩定狀態。
3 系統穩定性仿真驗證
運用Pspice仿真軟件對系統電路進行仿真。仿真時，當R5>1.8kΩ時系統處于穩定狀態，這與理論計算值存在一些偏差，該偏差是可以接受的，產生偏差的原因可能是在推導傳遞函數時忽略了一些高頻成分和諧波分量。圖6為R5=2kΩ時系統穩定時的輸出波形，輸出幅度穩定，其結果符合設計要求。圖7為R5=1kΩ時的輸出波形，此時系統不穩定，環路產生振蕩，影響了輸出幅度。
4 結論
為了避免AGC反饋環路產生自激振蕩，需要對電路進行穩定性分析，本文重點分析了振蕩器諧振網絡以及峰值檢波電路的傳遞函數，通過對設計電路的傳遞函數分析，采用勞斯判據來判斷電路是否穩定，根據判斷結果，通過調節反饋電路中三極管的發射極電阻R5的阻值，避免AGC環路產生自激振蕩，來使整個電路工作在穩定的狀態，進而達到了穩定振蕩器輸出幅度的目的。