数控放大器
一、引言
随着可变增益放大技术的不断发展,它在自动测控、智能测控、智能仪器仪表等重要领域的应用也越来越广泛。可变增益放大器的增益改变方式主要有人工(或机械) 和程控两大类(后者一般借助μP) ,具体方法有多种,每种方法各有其优点和局限性。从理论上讲,改变集成运算放大器(运放) 的反馈电阻或输入电阻,即可改变放大器的增益。但简单地改变反馈电阻或输入电阻所得到的可变增益放大器,往往并不具备理想的性能,有的根本不能正常使用。
二．方案论证与比较
方案一、利用场效应管的可变电阻区改变反馈电阻
图2场效应管特性曲线
由图2场效应管特性曲线可以看出，UDS小于1V，UGS不变时，ID随UDS 的增加而增加，与电阻特性一致，并且UGS改变时ID—UDS曲线斜率跟着改变。也就是说，场效应管可以用作受UGS控制的压控电阻。该方案是将场效应管接入运放的T型反馈网络，使运放的等效反馈电阻随场效应管DS间电阻的变化而变化，电路如图3所示。
图3 利用场效应管的数控放大器
数字信号通过D/A转换为模拟信号，输出通过分压接到场效应管门极（G）。场效应管的源极（S）和漏极（D）间的电阻变化引起反馈电阻变化，继而引起放大器放大倍数的变化。
T型电阻网络的等效电阻是：
由上式看出，该方案的缺点是：当RT增加时放大倍数A会减小，而RT线性变化时，放大倍数A不是线性变化的。控制电压线性变化时，放大倍数不是线性变化。要得到线性变化的放大倍数，需要较复杂的软件支持。
方案二、用集成多路模拟开关改变电阻
用不同阻值的固定电阻,通过集成多路模拟开关 (如CD4051 等) ,将其分别接入运放的输入回路,以此来达到改变输入电阻的目的,从而实现对信号的放大或衰减,即改变放大器的增益,其原理如图5 所示。
图5 用集成多路模拟开关构成的程控增益放大器
用集成多路模拟开关构成程控增益放大器,还有一种常用的方式,即用数个运放分别接成同相输入深度负反馈放大器后串联成多级同相放大器,再用模拟开
关控制各运放单元反相输入端外接电阻与公共地端的通、断状态,进而控制放大器的增益。
上述方式的主要缺点是模拟开关的导通电阻影响放大器的增益,影响信号的传输精度。
以CD4051 为例,测试发现,CD4051 的导通电阻RON随电源电压和输入模拟电压的变化而变化。当V DD = 5 V、V EE = 0 V 时, RON≈280Ω ,且随V i 的变化突变;当V DD > 10 V、V EE = 0 时, RON≈100Ω ,且随V i的变化缓变。可见,适当提高CD4051 的VDD有利于减小RON的影响,但应同时相应提高选通控制端A、B、C的输入逻辑电平。如V DD = 12 V ( V EE = 0 V) ,可采用电源电压上拉箝位的办法,上拉电阻的阻值取1. 5 kΩ以上,使选通控制信号的有效高电平不低于6 V. 这样既保证CD4051 理想导通( RON小) ,又实现了CMOS电平与TTL 电平之间的转换(μP 一般为TTL 电平) ,也可以选用性能更优的模拟开关。也可以用微继电器作为切换开关,再用CD4051 去控制微继电器动作。因微继电器的接通电阻很小(一般在mΩ量级) ,故可从根本上克服上述缺点。还可以直接由μP 去控制微继电器,但这样占用μP 口线较多,还要在μP 与微继电器之间加驱动电路。
方案三、程控衰减
运放的输入或输出信号幅度的电路如图6 所示,由电阻R1～ R9 和模拟开关CD4051 组成无源衰减网络,在网络之前或之后接上固定增益的放大器,利
用μP 程控衰减放大器的输入或输出信号幅度,同样实现了程控放大的目的。图中使用了由通用运放LM747构成的两个电压跟随器,以隔离网络对前、后级的影响。若输入信号弱,应先放大后衰减;反之,应先衰减后放大。
图6 程控无源衰减网络
该电路的优点是无论CD4051 的选通控制端如何设置,放大器都不会处于开环状态,缺点仍是CD4051的导通电阻影响放大器的增益。
方案四、利用DAC内部电阻网络作为运放的反馈电阻
为了易于实现最大60dB增益的调节，可以采用D/A芯片AD7523的电阻权网络改变反馈电压进而控制电路增益。又考虑到AD7523是一种廉价型的8位D ／A转换芯片，其输出Vout=Dn×Vref/28，其中Dn为8位数字量输入的二进制值，可满足28=256挡增益调节，满足题目步进0. 25db的精度要求。它由CMOS 电流开关和梯形电阻网络构成，具有结构简单、精确度高、体积小、控制方便、外围布线简化等特点，故可以采用AD7523来实现信号的程控衰减。但由于AD7523对输入参考电压Vref有一定幅度要求，为使输入信号在mV～V每一数量级都有较精确的增益，最好使信号在到达AD7523前经过一个适应性的幅度放大调整，
再通过AD7523衰减后进行相应的后级放大，并使前后级增益积为60dB，与AD7523的衰减分母抵消，即可实现程控放大。
三、系统设计
1、系统设计与总体流程如图1：
八位按键
D/A转换
放
大
器
部
分
图1 系统方框图
2．根据题目的要求，经过仔细分析，充分考虑各种因素，制了整体的设计方案： DA转化，控制放大器的增益，
电流输出型DAC 内含R - 2 R 电阻网络,可以作为运放的反馈电阻或输入电阻,在DAC 输入数据的控制下,实现放大器增益的程控改变。
用单片集成单DAC ,如AD7523等,作为运放的可变反馈电阻。具体电路如图
4 所示,图中的运放为通用运放LM324 , A1 起缓冲作用。该放大器的增益
A v = A v =V o/V i= -1/N (3)
式中N 为DAC 的数字输入量。
AD7523 ( 8 位) 的A v 的范围为256/ 255 ～ 256 。因AD7523的基准输入端(15 脚) 和反馈端(16脚) 可输入正、负两种极性的电压, 故可用交流信号输入作为交流放大器,此时宜选用频带较宽的运放,如LM733 、μA771 、AD507 、OPA606 等,但必须注意失调调零,避免在大增益时出现直流饱和。
图4 用单DAC 构成的程控增益放大器
AD7523构成的可编程增益放大电路
可编程增益放大电路可对模拟信号进行放大、转换、滤波，并能把器件中的多个功能模块互联，对电路进行重构，还可调整电路的增益、带宽和阈值。如图所示是采用A／D转换器AD7523构成的可编程增益放大器。电路由8位数据来控制增益，使增益在1～256范围内变化， AD7523片内有模拟开关和R-2R梯形网络，额定阻值为5～20kΩ，中心值为10kΩ。若从RFB端直接输入信号，侧输入电阻很低，所以在前面接入缓冲放大器Al，起到倒相的作用。若从Al的同相端输入，则可得到同相信号。对于可变增益放大器，若增益高，则失调电压大，因此需要对运放进行准确调零，尤其要注意Al的输出。在RFB端串联电位器RP2进行增益的校准。运放A2由于负反馈可变，设定增益越大，闭环频率响应越坏。需要选用增益可变范围窄或开环频率特性好的运放。对于小功率或精密运放，因为牺牲了交流特性，所以当输入几千赫兹以上的信号时应予以注意。
自动增益控制放大器 一、设计思路描述 本自动增益控制放大器系统以MSP430G2553为控制核心。利用单片机内部ADC10对末级输出信号采样，可由按键控制三种模式以及增益倍数的切换，也可根据采样得到的末级输出信号幅度大小，自动控制DAC7811作为TLC085反馈电阻网络，从而实现对末级自动增益控制。在软件设计中，我们实现三种不同的模式切换： 1.交流手动模式中。根据选择增益倍数不同，我们可以算出不同的code值，将code值传给DAC7811。例如：当我选择0.2倍增益时，那么需要控制前级衰减，同时code值为2048,因此增益倍数Av=0.1*4096/2048=0.2。 2.直流自动换挡模式。根据单片机内部ADC10对输出信号采样幅度大小，自动控制前级是否衰减、控制CD4051选择OPA 2227反馈电阻，从而实现0.2、0.5、 2、5的最大增益倍数。 3.自动增益模式。根据利用单片机内部ADC10对输出信号采样幅度大小自动控制前级是否衰减，控制CD4051选择OPA 2227反馈电阻。 二、硬件电路设计 2.1前级信号衰减电路 VDD
图2.1 前级衰减电路 如图2.1所示，前级衰减电路由CD4051、OPA2227、20K?以及2K?电阻组成，其中CD4051为单刀八掷开关。在该电路中，单片机MSP430G2553通过P1.3口进行对CD4051中两种电阻进行选择，改变OPA2227反馈电阻，从而实现0.1倍与1倍的控制。 在整个电路中，前级衰减电路十分重要，它不仅仅是对输入信号进行衰减，还可以对单片机MSP430G2553进行保护。 2.2末级DAC7811增益自动控制电路 图2.2 DAC7811增益自动控制电路 图2.2为末级DAC7811增益自动控制电路。利用单片机内部ADC10对输出信号经过OPA2340绝对值整形后的波形进行采样，根据幅值控制CD4051选择
新型多路数控增益放大器 信息来源: 维库开发网发布时间:2009年12月30日 在数字与模拟接口电路中，通常采用放大器和多路开关来完成信号的放大与通道的选择，常用芯片有LF147、CA3140等，多通道选择开关有AD7501等。目前尚没有具有多路放大的专用模拟接口芯片。采用传统的技术方案用做A／D转换器前端接口电路，需要对放大器电路进行增益调节，改变增益控制电阻的阻值达到放大量的变化，当遇到具有+／-极性的输入信号时，处理起来更加繁锁。另外，在小信号的状态下，如采用常用的8位A／D转换器，一个5 V(满量程)的输入信号的分辨率为1／256，一个2.5 V输入信号通过放大至满量程后，它的分辨率将提高1倍，一个小于1／256信号如直接采用A／D转换器，该信号则已无分辨率可言。这样必需通过放大器进行预放大。 开发研制的基于微组装工艺的集成化高精度多路数控增益放大器(型号为 DG8256)，是用MCM(多芯片组装)技术实现的。在极性处理方面采用绝对值电路使得输出信号为正值，采用8位A／D转换器时，对小信号均可通过数字控制的方法进行256级增益控制，从而实现了高精度的连续放大。低频高精度A／D转换器的理想前级，放大器具有8个通道的信号输入。基于MCM技术的多路数控增益放大器体积小、重量轻，适用于小型微机处理系统中模拟接口电路，而且放大器具有良好的温度特性，适用于军事、商业、工业、民用领域。 1主要技术参数 开发该接口模块源于某雷达发射设备的控制与保护电路的研制。电路需要模拟接口电路，与以往的雷达发射机控制与保护电路不同的是对体积要求更高，要求在很小的体积下完成复杂的信号采样与控制。这就启发了我们开发研制该模块。模块具备8个通道信号输入，每个通道的信号具有正负信号输入能力，模块末级输出为正值输出，通道选择采用TTL信号控制，信号具有增益可控的能力，增益控制采用TTL电平控制。模块的主要技术参数如下： a)供电电源：±12 V； b)输入信号幅度：-5 V～+5 V； c)输入通道数：3位数控(S0～S2)，8通道信号输入(Vin0～Vin7)； d)输出信号幅度：0～+5 V； e)输入信号频率：i≥5 kHz； f)放大可控增益：-16 dB～+16 dB； g)放大器线性度：≤2％； h)增益调节：8位数控(G0～G7)，256级线性； i)输入阻抗：≥510 kΩ； j)输出电流：≥2 mA； k)工作温度：-55℃～+85 ℃； 1)封装：DIP(双列直插式封装)24脚； m)外型尺寸：长×宽×高为33 mm×21 mm×6.0 mm： n)镀金引脚：引脚长5 mm。 2功能特性与电路原理 2.1功能特性
电 子 设 计 竞 赛 题目：可变增益放大器学院：自动化工程学院班级：08级自动化二班学号：200840604055 姓名：杨嘉伟 时间：2010年11月16日
设计任务 一、题目 设计制作一个增益可变的交流放大器。 二、要求 1．基本部分 （1）放大器增益可在0.5倍、1倍、2倍、3倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz； （2）可以随机对当前增益进行保持，保持时间为5s，保持完后继续巡回状态； （3）对指定的任意一种增益进行选择和保持（保持时间为5s），保持完后返回巡回状态； （4）通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍； 2．发挥部分 （1）对于不同的输入信号自动变换增益： a．输入信号峰值为0—1V，增益为3； b．输入信号峰值为1—2V，增益为2； c．输入信号峰值为2—3V，增益为1； d．输入信号峰值为3V以上，增益为0.5； （2）通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍。 基础部分 一、设计方案及组成框图 分析设计要求，确定大致思路如下： ①这个电路可以采用反相比例放大器实现对输入信号进行放大。A u=-R f/R 控制反相比例放大电路的反馈电阻实现放大器增益的变换, 即控制R f的阻值。输出信号经过反相跟随器，使输入信号与放大信号同相。 ②想实现R f的自动变换，需的使用模拟开关进行控制。而要想实现电路的自动切换，需要使用多谐振荡器输出脉冲进行控制。 ③要想对一种增益进行选择和保持，需要用一个单稳态触发器来实现电路这一功能。 ④想随机和任意地对一种增益选择和保持，需要用到触发式单刀双掷开关以及逻辑与、逻辑或构成逻辑电路对其进行控制。 ⑤最后该电路主要部分，则通过计数器计数来控制模拟开关。另外想实现
自动增益放大器 摘要：本系统有四个模块组成：程控放大器，峰值检测，液晶。程控放大器采用两片AD603接连组成，放大电压增益可达50dB，增益0.2v步进可调，电压增益误差不大于5%。放大器输出无明显失真。峰值测量采用真有效值采样芯片AD637先进行有效值采样，然后通过PCF8951进行AD采样，最后再转换成峰值，液晶采用LCD1602，系统以stc89c51单片机为控制核心，经测试验证，系统运行稳定，操作方便。 关键词：程控放大器，峰值检测，AD采样，单片机。 Abstract：This system has three modules: SPC amplifiers, peak detection, liquid crystal. By two AD603 program-controlled amplifier amplification voltage gain one, can gain 1db stepping 0.2v, adjustable, voltage gain error is not more than 5%. Amplifier output without obvious distortion. Measure true RMS peak by sampling AD637 chip on sampling, then PCF8951 through effective sampling, finally to AD convert peak, LCD USES lcd1602 management system with stc8951 SCM as control core and tested, the system runs stably, convenient operation. Key: SPC amplifier Peak detection AD sampling chip SCM 1. 方案的论证与比较 1.1 设计需求 1.1.1 基本要求 （1）放大器可以从信号发生器或音乐播放器输入音频信号（50Hz~10KHz）， 输出可以带200Ω负载或驱动8Ω喇叭（2~5W）。（20 分） （2）当输入信号幅度在10mV~5V 间变化时，放大器输出默认值保持在2V ±0.2V（有效值）内，波动越小越好。（30 分） （3）可以显示输入信号幅度和频率。（10 分） （4）能够在1V~3V 范围内步进式调节放大器输出幅度，步距0.2V。（15 分） （5）能够根据环境噪声调整自动调节放大器输出幅度。（15分） （6）其它发挥设计。（10 分） （7）设计报告。（20 分） 1.1.2 发挥部分
长江大学 毕业设计开题报告 题目名称：可变增益放大器的研究院系：物理与光电学院 专业班级：应用物理11103班 学生姓名： 指导教师：李林 辅导教师：李林 开题报告日期：2015年4月2日
可变增益放大器的研究 学生：王双全物理与光电工程学院 导师：李林物理与光电工程学院 一.题目来源 题目来源于老师的科研项目 二.研究目的和意义 在大自然的空气中由于存在着各种不可预测的非理想因素，从而导致通信系统传输过程中的信号会有较大的变化，导致天线从外部接受的信号的强弱会有不同（绝大多数信号被衰减了）。而且传输信道的非线性因素的存在使得信号衰减，同时信道中的噪声也会对信号的传输有影响，导致信号的强度时大时小。信号强度的大小差别有时会很大，甚至会有几十个分贝。信号强度最大值和最小值的差值范围称为接收机的动态范围，为了使接受到的信号尽可能的可靠，自动增益控制电路（Automatic Gain Control，简称AGC）通常都是接收机系统中必不可少的。AGC 的作用是当输入信号的幅度值偏低时，AGC 会选择较大的增益使其输出的幅度值限定在一个需要的范围，同样当输入信号的幅度值偏高时，AGC 会选择较小的增益使其输出的幅度值限定在一个需要的范围，也就是说对于幅度值不固定的输入信号，AGC 可以保证输出幅度值在一定范围内，基本一致。性能优良的AGC 会把输出幅度值控制在下级ADC 最需要的输入信号动态范围内。而AGC 系统中最重要的部分就是可变增益放大器（Variable Gain Amplifier，简称VGA）。AGC 主要是由反馈控制器和控制对象（VGA）两部分组成，其中反馈控制器由电平检测器、低通滤波器、直流放大器、电压比较器、控制电压产生器构成的。而其控制着VGA 使得输出信号的幅度基本恒定不变。可变增益放大器不断的发展带动了AGC 的发展，使得AGC 在许多的测控设备、智能设备等领域的应用也越来越广泛。可变增益放大器的增益改变方式主要有连续变
摘要 自动增益控制电路已广泛用于各种接收机、录音机和信号采集系统中，另外在光纤通信、微波通信、卫星通信等通信系统以及雷达、广播电视系统中也得到了广泛的应用。 本课题主要研究应用于音频放大的前级电压放大，因此设计的电路需容纳的频带范围应较宽，以至于使语音信号通过。由于语音信号的频带范围为300hz-3400hz,所以该电路所应设计的频带范围应在300hz-3400hz之间，并且电路应该实现增益的闭环调节，通过此电路可以实现增益的自动调整，以至于使音频信号强时自动减小放大器的倍数，信号弱时自动增大放大器的倍数，从而实现音量的自动调节。 本课题介绍了自动增益控制的概念原理以及对自动增益控制放大器各部分的工作原理，最后对系统的测试结果以及设计与实现中应该注意的问题也做了详细分析。 关键词：放大器；自动增益控制；电压跟随器；滤波器 目录 摘要 (1) 第1章引言 (4) 第2章自动增益控制 (4) 2. 1自动增益控制 (4) 2.1.1自动增益控制基本概念 (4) 2.1.2自动增益控制的原理 (5) 2. 2自动增益控制放大器 (5) 2. 3本课题的研究内容 (5) 第3章自动增益控制放大器的电路设计 (6) 3. 1方案选择 (6) 3. 2压随器工作原理 (8) 3. 3整流电路工作原理 (8) 3. 4滤波 (9) 3. 5增益控制工作原理 (9) 3. 6电路元器件选择 (10) 3.6.1运算放大器 (10) 3.6.2场效应管的选择 (11) 3.6.3其他元器件的选择 (11)
第4章放大器电路的调试及实验结果 (12) 4. 1放大器电路的调试 (12) 4. 2实验结果及存在问题 (12) 第5章总结 (14) 参考文献 (15) 附录 (15) 致谢 (16) 第1章引言 随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展，自动增益 控制电路越来越被人们熟知并且广泛的应用到各个领域当中。自动增益控制线路，简称AGC线路，A是AUTO（自动），G是GAIN（增益），C是CONTROL（控制）。它是输出限幅装置的一种，是利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进 行调整。当输入信号较弱时，线性放大电路工作，保证输出声信号的强度；当输 入信号强度达到一定程度时，启动压缩放大线路，使声输出幅度降低，满足了对 输入信号进行衰减的需要。也就是说，AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自 动控制增益的幅度，扩大了接收机的接收范围，它能够在输入信号幅度变化很大 的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化，不至于因为输入信 号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞。在电路设计中，这种线路被大量的运用，从尖端的雷达技术到日常的广播电视系统，自动增益控制无疑很好的解决了各种技术中存在的信号强度问题。目前，实 现自动增益控制的手段有很多，在本文中，主要研究的是如何以放大器来实现自 动增益控制的目的，也就是自动增益控制放大器。 第2章自动增益控制 2. 1自动增益控制 2. 1. 1自动增益控制的基本概念 接收机的输出电平取决于输入信号电平和接收机的增益。由于各种原因，接 收机的输入信号变化范围往往很大，信号弱时可以是一微伏或几十微伏，信号强 时可达几百毫伏，最强信号和最弱信号相差可达几十分贝。这个变化范围称为接 收机的动态范围。 影响接收机输入信号的因素很多，例如：发射台功率的大小、接收机离发射 台距离的远近、信号在传播过程中传播条件的变化(如电离层和对流层的骚动、天
程控放大器的设计与实现 摘要 本文介绍了一种可通过程序改变增益的放大器。它与ADC相配合，可以自动适应大范围变化的模拟信号电平。系统以89S51单片机作微处理器，运用NE5532芯片组成运放电路，采用CD4052芯片担任增益切换开关，通过软件控制开关的闭合或断开来达到改变电路的增益。 文章首先对系统方案进行论证，然后对硬件电路和软件设计进行了说明，最后重点阐述了系统的调试过程，并且对调试过程中遇到的问题以及解决方案进行了详细说明。该系统设计达到了预期要求，实现了最大放大60db的目的。 关键词 程控放大器；运算器放大器；单片机；增益 The Design and Realization of Program-Controll Amplifier Abstract This article introduces a amplifier which changes the gain through the software. It coordinates with ADC and adapts the simulated signal level with wide range change automatically. The system uses the 89s51 SCM as the core. The NE5532 chip composes the operational circuit and the CD4052 chip composes the gain switch. The gain of the circuit is changed by software which can control switch closed or disconnect. The article first demonstrates the system plan, then introduces the hardware and the software, finally explains the debugging process of the system with emphasis. It also especially analogizes the problem in the debugging process and the resolutions. This system design has achieved anticipative request and realized enlarged 60db most greatly the goal. Key words Program-controlled amplifier; operational Amplifier; SCM; gain
增益可控射频放大器 一、系统方案 1、方案分析与比较 方案1：以高增益精度的压控VGA芯片AD603作为核心放大器，但频率再高时，效果很不理想，并且在级联时，很容易产生自激现象。 方案2:采用宽带可变增益FET放大电路，其缺点是增益步进控制难以实现，高频时频率的稳定性不好，在75MHz~108MHZ增益起伏较大，不能满足要求。 方案3：采用射频放大器AD8321+衰减器HMC472+放大器AD809的形式。第一级为AD8321三级级联，使增益倍数达到52dB。考虑到输入信号为高频信号，随着频率增加，幅度衰减增大，所以第二级加上可设置分贝衰减器，衰减器随着频率升高衰减效果明显，通过这样的方式使输出幅度稳定。但考虑实际拟合后，增益会稍微下降，最后通过第三级放大器将增益值稳定至输入增益。AD8321是一款低成本、数字控制式可变增益放大器，所需输出增益由8比特串行字决定，方便STM32程控，输出增益范围为-27.4dB~26dB，增益变化为0.75 dB/LSB。具有极低输出噪声电平，上行带宽高达235 MHz(最小增益)，符合题目200MHz要求。 综上考虑，AD8321具有频带宽、噪声低、增益可编程，易于与STM32进行串行通信等优点，选用方案3。 2、系统整体设计 根据题目要求，本系统主要由：键盘控制，液晶显示、语音播报模块，三级AD8321级联，衰减器，第二级放大模块，滤波器电路，电压转换电路组成。总体设计框图如图一所示：
图一 二、理论分析与计算 1、射频放大器设计 按照本设计要求，带宽为40MHz~200MHz ，电压增益为52dB 。所以采用AD8321三级级联的方式。8321最大增益为26dB ，理论上总增益=26+26+26=78dB ，符合设计要求。并且阻抗之间已经匹配，级联时无需额外电阻网络。为了防止高频走线间干扰，采用贴片式电路，原理图是根据器件手册的应用电路来设计。 2、频带内增益起伏控制 造成通频带内增益起伏的原因有很多，包括带内波动、运放幅频响应不平坦及供电电源电压不稳等，为了降低增益波动，在三级放大输出加上衰减器，利用衰减器HMC472随着频率增高衰减效果明显的特性，使频带内增益起伏得到控制。对幅度衰减特性进行补偿，最后再加一级AD809，将增益稳定。 3、射频放大器稳定性 由于本系统的处理对象是高频信号，所以整个系统对噪声的处理要求很高才能保证射频放大器的稳定性。噪声来源包括：电源、外界环境、级间干扰，以及走线间相互干扰等。针对不同的噪声，采用了不同的处理措施： （1）电源干扰：使用电感、电容构成滤波电路，能有效滤除纹波。在每个运放的电源引脚并联去耦电容。 （2）外界环境干扰，为了防止外界干扰，可以将电源线和地线加宽，并且在制PCB 板时加以覆铜；对自动增益级及功率放大级增加屏蔽罩，提高其抗干扰性能。 （3）级间干扰，各级之间，采用了高低频电容来滤除高低频噪声。 DC-DC （9V ） DC-DC （5V ） AD8321 AD8321 AD8321 STM32 液晶显示 键盘 直流稳压电源 输入 输出 语音播报 AD809 滤波器 衰减器
通用可变增益放大器（B题） 摘要 本着简单、准确、可靠、通用的原则，采用了分级设计匹配互连的思想。本放大器系统分为前级放大部分、增益放大与控制电路部分、档位控制部分、后级稳压输出部分四部分。全系统采用单一的模拟电路方式，通过前级放大部分获得所需输入电压、输入阻抗等重要参数；通过拨码开关连接的反馈电阻进行精密全局控制，获得20dB至40dB之间分辨力不低于0.1%的可变增益范围；通过档位控制部分电路实现四个档位增益值转换，在衰减电路的作用下得到三个档位的增益值，即—20dB至0、0至20dB、20dB至40dB；最后通过后级稳压输出部分获得输出幅度不低于±8V的输出电压，此部分电路包括抑制零点漂移的调零电路。通过验证，本系统可以对输出电压数值的漂移，零点漂移等不良影响进行有效地抑制和降低。通过全面的调试和测量，使得本系统基本满足题目的基本部分和发挥部分的要求并融入了自己的创新思想，设计出了一个可控范围大、输出幅度高、稳定性好、抗干扰能力强、幅频特性好的通用可变增益放大器。
目录 摘要 (2) 目录 (3) 一、方案论证与比较 (4) 1、前级放大部分 (4) 2、增益放大与衰减控制电路 (4) 3、后级电压输出 (5) 二、系统设计 (5) 1、总体设计思路 (5) 2、主要电路原理分析与计算 (6) 2．1、前级放大电路 (6) 2．2、增益放大与控制电路 (6) 2．3、档位控制电路 (7) 2．4、电压输出电路 (7) 三、系统测试方法与测试数据 (8) 1、测试仪器 (8) 2、测试方法与测试数据 (8) 2．1、测前级放大电路 (8) 2．2、测增益放大与控制电路 (8) 2．3、各级电路调节好后，进行测量和详细记录 (8) 3、测试结果分析 (9) 3．1、测试结果分析 (9) 3．2、误差分析 (9) 3．3、测试心得 (10) 四、总结 (10)
自动增益控制放大器（AGC）设计 摘要：本设计以程控增益调整放大器AD603为核心，通过单片机MSP430控制各模块，实现电压增益连续可调，输出电压基本恒定。系统由5个模块组成：前级缓冲模块，电压增益调整模块，峰值检测模块，后级输出缓冲模块，控制与显示模块。将输入信号经前级缓冲电路输入给程控增益调整放大器AD603，将信号放大输出，通过峰值检测电路检测输出信号，并送给单片机AD采样，与理想输出信号数值进行比较，若有多偏差，则通过调整对AD603的增益控制电压，来调整放大倍数，从而实现输出信号的稳定。整个设计使用负反馈原理，实现了自动增益的控制。 关键字：AD603 MSP430 峰值检测自动增益控制 一、方案设计与论证 1.1整体方案 方案一：采用纯硬件电路实现，由AD603和运放构成的电压比较器和减法电路实现。把实际电压与理论电压的差值通过适当幅值和极性的处理，作为AD603的控制信号，从而实现放大倍数的自动调整，实现输出电压恒定。 优点：该方案理论简单，制作起来也相对容易，只有硬件电路。 缺点：理论低端，精度不够，没有创新，通用性不好。 方案二：采用AD603和单片机结合，通过单片机对输出信号AD采样并转化为数字量，与理论输出电压值进行比较，得到差值转换为控制电压，通过DA转化，对程控增益放大器AD603的放大倍数惊醒调整，从而实现输出电压的恒定。 优点：该方案控制精确，自动控制速度快，系统可移植性强，功能改变和增加容易，对后期改善和提升电路性能有益。 缺点：需要软硬件配合，系统稍复杂。 通过对两个方案的综合对比，我们选用方案二。 1.2控制模块 方案一：采用MCS-51。Intel公司的MCS-51的发展已经有比较长的时间，以其典型的结构、完善的总线、SFR的集中管理模式、位操作系统和面向控制功能的丰富的指令系统，为单片机的发展奠定了良好的基础，应用比较广泛，各种技术都比较成熟。 MCS-51优点是控制简单，二缺点也明显因为资源有限，功能实现有困难，而
2014年江苏省大学生电子设计竞赛 设计报告 参赛题目：自动增益控制放大器 日期：二〇一四年八月十二日 至二〇一四年八月十五日
自动增益控制放大器（AGC）设计 摘要：自动增益控制(AGC)电路广泛地应用于现代电子设备中，本系统设计一款AGC控制放大器。整个系统以VCA810作为核心压控放大模块，以TI公司的MSP430 5438A型单片机作为微控制器，以继电器实现输入信号量程切换，以AD637型模块作为检波电路实现信号和噪声的检测、以计数器实现频率的测量，以ADS1118型A/D芯片和DAC124S085型D/A芯片分别实现模数和数模转换，基于TDA2030A实现音频功放电路，采用线性电源给系统供电。主要工作原理为，输入信号通过量程切换后进入压控放大模块或压控衰减电路，经A/D采样，输入至微控制器判断信号大小，据此控制开关电路进行量程分档，并输出控制信号至自动增益控制电路，以实现可控电平恒定输出。 经系统测试，设计要求的各项功能均达到，性能指标良好。当输入信号幅度在10mV~ 5V之间时，输出电压保持在2V 0.2V内。能够在1V~ 3V范围内步进式调节放大器输出幅度，步距为0.2V。 关键字：AGC放大器压控放大器噪声检测有效值检波 一、方案设计与论证 二、1.1整体方案 方案一：采用纯硬件电路实现，由VC810和运放构成的电压比较器和减法电路实现。把实际电压与理论电压的差值通过适当幅值和极性的处理，作为VC810的控制信号，从而实现放大倍数的自动调整，实现输出电压恒定。 优点：该方案理论简单，制作起来也相对容易，只有硬件电路。 缺点：稳定性差，精度不够，没有创新，通用性不好。 方案二：采用VCA810和430单片机结合，通过单片机对输出信号AD采样并转化为数字量，与理论输出电压值进行比较，得到差值转换为控制电压，通过DA转化，对程控增益放大器VCA810的放大倍数惊醒调整，从而实现输出电压的恒定。 优点：该方案控制精确，自动控制速度快，系统可移植性强，功能改变和增加容易，对后期改善和提升电路性能有益。 缺点：需要软硬件配合，系统稍复杂。
辽宁工业大学 模拟电子技术基础课程设计（论文） 题目：程控增益放大器 院（系）： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：（签字） 起止时间：2013.7.1—2013.7.12
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：教研室：Array 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 本文设计是程控增益放大器。说明了程控增益放大器的结构和功能及其主要的特点。最后举出了实用电路。 放大器是应用最广泛的一类电子线路。它的功能是将输入信号进行不失真地放大。在广播，通信，自动控制，电子测量等各种电子设备中，放大器是必不可少的组成部分。在各类电子仪器和设备所采用的电子线路中，集成运算放大器是应用最普遍的模拟电子器件。集成运放配上不同的反馈网络和采用不同的反馈方式，就可以构成功能和特性完全不同的各种集成运放电子电路，简称运放电路。这些运放电路是各种电子电路中的最基本的组成环节。 本系统能够实现增益由程序控制，能够满足各项技术指标，测量准确，工作可靠，性能价格比较高。 关键词：运算放大器；多路转换开关；程控；增益放大
目录 第1章程控增益放大器方案论证 (1) 1.1程控增益放大器的意义 (1) 1.2程控增益放大器的设计要求和技术指标 (1) 1.2.1设计要求： (1) 1.2.2技术指标 (2) 1.3总体设计方案 (2) 第2章程控增益放大器各单元电路设计 (4) 2.1模拟开关 (4) 2.2集成电路运算放大器设计 (4) 2.2.1集成电路运算放大器中的电流源 (4) 2.2.2偏置电路 (5) 2.2.3输入级 (6) 2.2.4中间级 (7) 2.2.5输出级 (7) 2.3反馈电阻网络 (7) 2.4增益调整电路设计 (8) 第3章程控增益放大器整体电路设计 (9) 3.1整体电路图及工作原理 (9) 3.2电路参数计算与选择 (10) 3.3电路仿真结果 (10) 第4章设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录I 总体电路图 (15) 附录II 元器件清单 (16)
福州大学 《电子技术综合实验》 课题：数控增益放大器 姓名：张全宇 学号：011100938 学院：电气工程与自动化学院2011级9班 指导老师：张选利 实验时间：2013年6月28-30日 目录
一、实验任务 (3) 二、实验目的 (3) 三、实验设计 (3) 四、实验内容 (5) 五、元件清单 (5) 六、心得体会 (5) 七、参考文献 (5) 一、实验任务 设计一个数字控制增益的放大器，要求在控制按键的作用下，放大器的增益依次在1~8之间转换，同时用LED数码管显示放大器的增益。 二、实验目的
通过本实验，熟悉运算放大器、计数器、数据选择器、加法器、译码/显示电路的用法。 三、实验设计 按照要求，放大器的增益应在1~8之间，因此，可选择图1-1所示的同相比例放大器，其电压增益为 2 1 1uf R A R =+ 图1-1 同相输入比例放大器 如果取R1=10k Ω,则可以通过改变R2实现增益的改变，当R2=0时，Auf=1；R2=10 k Ω时，Auf=2；R2=20 k Ω时，Auf=3；依次类推，当R2=70 k Ω时，Auf=8。为达到放大器增益数字控制的目的，可由数据选择器和电阻构成数控电阻网络，代替图中的R2，通过改变数据选择器的地址编码，实现数控电阻的目的，由此设计出图1-2所示的电路。图中用74LS160构成八进制计数器，计数器的Q2、Q1、Q0作为数据选择器CC4051的地址输入。每按动一下按键S1，计数器加1，数控电阻网络的等效电阻发生变化，由此控制放大器的增益在1~8之间变化。 为了直观地显示放大器的增益，译码/显示电路如下图所示。图中74LS283为二进制加法器，通过加一运算，将计数器的值转化为电压放大倍数。
一、设计目的 1、了解并掌握电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力。 2、通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；进一步掌握电子仪器的正确使用方法。 3、学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计。 4、初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能。 5、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 二、设计内容及要求 1、任务 设计并制作1个数控增益放大器。 2、基本要求 1）设计一个数字控制增益的放大器，要求在控制按键的作用下，放大器的增益依次在1~ 8之间转换。 2）用LED数码管显示放大器的增益。 3、主要元器件 包括：74LS283，74LS48，74LS160，74LS04，LF412，CC4051。 三、设计方案 可选择同相输入比例放大器，其电压增益为 R2?1?A uf R1RRRA＝1时，=0如果取Ω＝10k，则可以通过改变；当实现增益的改变，当uf212RAR AR A＝8。；依次类推，当，＝3Ω=70k,Ω＝2 Ω＝l0k，＝；当20k ufufuf222为达到放大器增益数字控制的目的，可由数据选择器和电阻构成数控电阻网络，R，通过改变数据选择器的地址编码，实现数控电阻的目的。代替图中的2 ：设计原理图（包括电路各部分的功
能）． 根据数控增益放大器功能要求，最终设计方案将电路分为以下几部分： （1）信号产生及观测部分：实现信号的输入与增益的观测 （2）放大电路部分：实现信号的增益放大功能 （3）放大倍数输入及控制部分：实现增益放大倍数的手动自由控制 （4）放大倍数显示部分：实现放大倍数的显示 在实际电路接线中，由于异步计数器芯片的缺乏，采用一个同步计数器来代替，实现放大倍数0~7的显示。 四、本人负责的部分 （1）设计电路实现增益放大倍数的输入、控制与显示。 （2）实际接线中设计、检查74161同步计数器与其他部分的接线；调试过程中部分问题的发现与排除。 设计过程及遇到的问题： 整个设计过程我先后使用了以下三套设计方案， （1）最初确定使用74LS283四位加法器实现放大倍数的显示比输入到模拟，如图+1开关的数值
2012年TI杯上海赛区竞赛题目 可控增益放大器 1、任务 基于乘法器型DAC或压控增益放大器设计一个可控增益放大器，并将其用于自动增益控制器中。 2、基本要求: 设计一个负载为1K欧姆的可控增益放大器，可控增益放大器的放大倍数从1至128倍可调；通过按键短按，控制步进为4倍循环（1，4，16，64，128，1，…）；（1）输入信号为频率为1KHz，200mVpp的正弦信号时，在所有增益条件下： a.增益精度高于1％； b.无明显波形失真； （2）输入一个1KHz，200mVpp的方波，在所有增益条件下， a. 输出方波没有形态失真（输出变为三角波/正弦波，或有寄生振荡频率）； b. 输出方波的过冲不超过5％； c. 输出方波的上升到90％的上升时间应小于80uS; （3）制作一个100mV的直流电平（用万用表测量），做为可控增益放大器的输入，在增益为128倍时： a. 用万用表测量得到的输出电压误差不超过1％； b. 用示波器测量得到的电压纹波不大于1％； 3、发挥要求: （1）基于基本部分的可控增益放大器，设计一个自动增益控制器。长按按键可进入（LED亮）或退出（LED灭）自动增益控制器功能，当向可控增益放大器输入1KHz，200mVpp－2Vpp间变化的正弦信号或其他波形信号时： a.输出波形稳定在0.5Vpp，幅度精度为1％；
b.频率和波形不变； c.响应时间小于1s；并尽可能提高响应速度； （2）将输入信号扩展为1KHz，20mVpp – 20Vpp间变化的正弦信号或其他波形信号时，完成自动增益控制功能： a.输出波形稳定在0.5Vpp，幅度精度为1％； b.频率和波形不变； c.响应时间小于1s；并尽可能提高响应速度； d.在自动增益控制模式下，通过按键短按，输出信号的幅度可以在 0.5Vpp，1Vpp和2Vpp间切换； （4）减少器件使用的数量，降低成本； 5、说明 所有放大器的供电由实验室台式电源提供，供电电压自由选择；MSP430和乘法器型DAC的供电电源由运放供电电压转换后获取，可利用Launchpad上的线性稳压器（测试时不得挂USB数据线），注意调试时可能和Launchpad 上的USB 供电冲突。
摘要 本文设计是程控增益放大器。说明了程控增益放大器的结构和功能及其主要的特点。最后举出了实用电路。 本系统以MCS-51单片机及其扩展，多路转换开关，数控增益放大器等构成了实用性较强的硬件电路。放大器是应用最广泛的一类电子线路。它的功能是将输入信号进行不失真地放大。在广播，通信，自动控制，电子测量等各种电子设备中，放大器是必不可少的组成部分。在各类电子仪器和设备所采用的电子线路中，集成运算放大器是应用最普遍的模拟电子器件。集成运放配上不同的反馈网络和采用不同的反馈方式，就可以构成功能和特性完全不同的各种集成运放电子电路，简称运放电路。这些运放电路是各种电子电路中的最基本的组成环节。 本系统能够实现增益由程序控制，能够满足各项技术指标，测量准确，工作可靠，性能价格比较高。 关键词：放大器，多路转换开关，MCS-51单片机
Summary This text design is a distance to control to increase benefit enlarger.Elucidation the distance control structure and function of increase the benefit enlarger and it be main of characteristics.The end enumerated practical electric circuit This system with the MCS-51 list slice machine and it expand, many road conversion switch, number control to increase benefit enlarger etc. constitute the function stronger hardware electric circuit.Enlarger is application the extensive electronics circuit.It of the function carry on importation signal not to lose to really enlarge.At the broadcasting, correspondence, auto control, the electronics measure etc. various electronics equipments in, the enlarger be a constitute of essential to have part.In every variety the electronics circuit for adopt of electronics instrument and equipments, integration operation enlarger is application the most widespread of imitate electronics spare part.Integration the luck put to go together with up the feedback way of the feedback network and adoption dissimilarity of dissimilarity, can constitute function and characteristic be various totally different integration luck turn on electricity sub- electric circuit, brief name luck turn on electricity road.These lucks' turning on electricity road is in various electronics electric circuit of most basically constitute link. This system can realization increase a benefit from the procedure control, can satisfy each item technique index sign, measure accurate, work credibility, function price more Gao. Keyword:Enlarger, many road conversion switch, MCS-51 list slice machine
自动增益控制放大器 --设计文档 一、设计要求 设计一个根据输入信号及环境噪声幅度自动调节音量的自动增益控制音响放大器。 （1）放大器输入端从mp3或信号源输入音频（100Hz~10kHz）信号，输出端带600Ω负载或驱动8Ω喇叭（2~5W）。 （2）当输入信号幅度在10mV~5V间变化时，放大器输出默认值保持在2V±0.2V内，波动越小越好。 （3）能够显示输入信号幅度大小及频率高低。 （4）能够在1V~3V范围内步进式调节放大器输出幅度，步距0.2V。 （5）能够根据环境噪声调整自动调节放大器输出幅度。 二、系统框图
三、设计说明 1)系统说明 本系统以AD603为核心芯片，2片AD603级联，控制器采用32位的STM32作为主控芯片。因为AD603的输入电压不超过2V，所以先对输入信号进行5倍的衰减，然后送入AD603的输入端。同时，对输入信号进行幅值与频率的采样，将输入信号通过峰值检波电路得出幅值送入ADC采样，显示出幅值。因为信号含有负电压，所以利用加法器将输入信号提高，送入ADC采样得出频率，通过频谱显示出来。输出信号的采集也与输入信号相同。 AD603的增益与控制电压关系满足G(dB)=80Vg+20，同时它的输出电压最大不超过2V，我们设定AD603最大增益时输出1.5V，后级加一个固定放大倍数为2的功放，同时可实现功率的放大。通过上面的公式可求出稳定在2V或者1~3V内步进可调时的控制电压，进而求出增益。同时，我们加入闭环反馈系统，通过检测实际输出电压与预设值的比较，来自动调整增益，达到稳定输出电压的作用。 后级功率放大采用集成功放，同时可放大电压。运用集成运放电路简单同时带负载能力强。在AD603的前级与功放前级加入电压跟随器，一是用作输入缓冲，二是起到前后级隔离，减小干扰。 2）模块说明 分压电路 分压电路由一个4k与一个1k精密电阻构成，将输入信号衰减5倍，输入信号幅值变为2mV~1V，这样输入信号小于AD603的最大输入电压，可以将输入信号送入AD603。 检波电路 检波电路采用精密整流，运用TL062运放搭建，通过电容的充放电以及二极管反向截止的特点达到输出一直为峰值的目的。 加法器电路 因为输入信号有正有负，当处于负半轴时，ADC无法进行频率采样，所以将信号整体抬高，使得完全处于正半轴，从而可以测量。 自动增益电路 自动增益控制放大器采用AD603作为程控增益芯片，由2片AD603级联。总增益控制范围为84 .28dB ( 4 .2 1 4 x 2)。在级联应用中, 有两种增益控制连接方式, 即顺序控制方式和并联控制方式。我们采取并联控制方式。 两片AD603 级联的并联控制方式是将两级的正增益控制输入端（GPOS）以并联形式由一个正电压Vc驱动, 而两级的负增益控制输人端(GNEG) 以并联形式加一个稳定的电压, 即VG1=VG2, 于是两级的增益同步变化,并联控制方式在线性范围内的控制能力为80dB/v, 即在较小的控制电压下便可获得较高的增益, 其总增益是单片AD603的两倍。其增益计算公式