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自動利得制御(英語: automatic gain control、AGC)とは、多くの電子機器で使われている適応システムである。平均出力信号レベルをフィードバックすることで利得が入力信号レベルに対して適切な範囲になるよう調整する。

例えば、AGCのないAMラジオでは、信号の強弱によって出力音声が大きくなったり小さくなったりする。AGCは信号が強くなると利得を抑えて出力が大きくならないようにし、信号が弱くなると利得を上げて出力が小さくならないようにする。AGCアルゴリズムにはPID制御を使うことが多く、比例 (P) 項としては期待する出力と実際の出力の誤差を使用する。

◆使用例

◇ AMラジオ

最も典型的なAGCの例としてAMラジオがある。信号に含まれる情報は搬送波の振幅の変化で表されるため、AM受信機は基本的に線型性があり、音量調節のボリュームは信号の強さに比例する。回路が線型でない場合、この変調方式では忠実にもとの音を再現できない。しかし、受信した信号の強さは送信機との距離や電波の伝播経路や減衰によって様々に変化する。AGC回路は受信機が線型な特性を有する範囲で動作するように、信号の強さを検出して自動的に利得を調整し出力レベルを一定に保つ。信号が弱い場合、AGCは何もしない。信号が強い場合はAGCが利得を制限する。

信号が弱い場合、フロントエンドの利得を制限するとSN比が悪くなる。そのため、信号が強い場合だけ利得を制限する設計になっていることが多い。

◇ レーダー

レーダーシステムでは、好ましくない乱反射を除去する方法としてAGCを利用している。これは、乱反射が目標のエコーよりも弱く数多いという事実を利用した手法である。受信機の利得を目標とするエコーが一定のレベルとなるよう調整する。強い乱反射が目標を取り囲んでいる場合は目標検出には役立たないが、強い目標を識別する助けにはなる。かつては電子回路内にAGCが組み込まれていてレーダー全体の利得に影響を与えていた。しかし、レーダー技術の進歩により、コンピュータ上のソフトウェアでAGC相当の機能を実装するようになり、よりきめ細かい利得制御が可能になっている。

◇ オーディオ・ビジュアル

オーディオ用磁気テープは、ある程度のノイズを生成する。信号のレベルが低ければ、ノイズの影響が顕著になる。つまりSN比が悪くなる。ノイズの影響を最小限にするには、歪みやクリッピングが生じない範囲で信号をなるべく強く記録する必要がある。プロ用のHi-Fi録音機器では、ピークメーターを使って手動で録音レベルを設定する。

高忠実度を必要としない場合、録音レベルをAGC回路で設定でき、平均信号レベルが高くなると自動的に利得を下げる。例えば音声を録音するとき、マイクロフォンから多少離れている人の発声でも録音できる。同じことはビデオテープレコーダにも言える。

録音におけるAGCの欠点は、音量のメリハリが激しい音楽を録音したとき、音量が大きい部分がやや弱く録音され、音量が小さい部分がやや強く録音される傾向がある点である。つまりダイナミックレンジが狭くなり、原音を忠実に再現できない。

オープンリールのテープレコーダーやカセットデッキにはAGC回路が備わっているものが多い。Hi-Fi録音が可能なものはAGC回路を切ることができるようになっている。

ビデオデッキの多くは垂直帰線区間の振幅をAGCに利用している。そこで、マクロヴィジョンはビデオのコピーガードにこれを利用し、垂直帰線区間にテレビでは無視されるスパイクを挿入している。ビデオデッキのAGCはこのスパイクを無視できず、録画時の利得レベルがおかしくなり、ダビングできなくなる。

◇ 通話の録音

電話での通話を録音する場合、録音装置のある側の話者の信号は大きく、相手側の信号は小さい。そこでAGCを使って両者の録音レベルが同程度になるよう調整する機器もある。

◆ 関連項目

・ スケルチ

・ コンパンディング

・ ダイナミックレンジ圧縮

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