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，键盘，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1db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MAX197进行AD采样，最后再转换成峰值，键盘采用键盘管理芯片CH452进行键盘管理，液晶采用PVG19464，系统以C8051F020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，键盘管理芯片，单片机。
Abstract：This system has four modules: SPC amplifiers, peak detection, keyboard, liquid crystal. By two AD603 program-controlled amplifier amplification voltage gain one, can gain 1db stepping 50dB, 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 MAX197 through effective sampling, finally to AD convert peak, the keyboard management CH452 chip keyboard on the keyboard, LCD USES PVG19464 management system with C8051F020 SCM as control core and tested, the system runs stably, convenient operation.
Key: SPC amplifier Peak detection AD sampling
Keyboard management 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）输入正弦电压信号范围为：10mV PP～1V PP；
（2）输入信号频率范围为：100Hz～50KHz；
（3）可通过按键方式手动改变增益，使输出电压信号范围为1V PP～1.5V PP（峰峰值V PP），且无明显失真；
（4）显示当前增益（单位为dB）。
1.1.2 发挥部分
（1）输入信号频率范围为：10Hz～500KHz；
（2）输出电压范围可选择为1V～1.5V，1.5V～2V和2V～2.5V三个范围（均为峰峰值V PP），根据输入信号大小系统可自动调整增益使输出信号在指定范围；
（3）测量并显示输出电压峰峰值。
（4）其它。
1.2 总体方案
方案一：选用结电容小，f T高的晶体管，采用多种补偿法，多级放大加深度负反馈，以及组合各种组态的放大电路形式，可以组成优质的宽带放大器，而且成本较低。但若要全部采用晶体管实现题目要求，有一定困难，首先高频晶体管配对困难，不易购买；其次，理论计算往往与实际电路有一定差距，工作点不容易调整；而且，晶体管参数易受环境影响，影响系统总体性能。另外，晶体管电路增益调节较为复杂，不易实现题目要求的增益可调。
方案二：使用专用的集成宽带放大器。如TITHS6022、NE592等集成电路。通过外接少数的元件就可以满足本题目要求，甚至远超过题目要求的带宽和增益的指标，但这种放大器难以购买，价格较贵，灵活性不够，不易满足题目扩展功能要求。
方案三：市面上有多种型号、各具特色的宽频带集成运算放大器。这些集成运算放大器有的通频带宽，有足够的增益，有的可以输出较高电压，使用方便，有的甚至可以实现增益可调及AGC的功能。总体上硬件的实现和调试较为简单，所以，我们决定采用多个集成运放级连实现本题目
1.3 增益控控制：
方案一：利用电阻网络和拨码开关，手动调节增益，可实现增益控制，但硬件规模较大，控制繁琐且人机界面欠佳，另外，利用电阻网络实现增益调节需使用不同阻值的高精度电阻，这种电阻价格昂贵且不易购买。
方案二：可以用继电器或模拟开关构成电阻网络，由单片机控制以改变信号增益。这种方案同样存在方案一电阻网络的缺点，同时，如果使用模拟开关，其导通电阻较大，而且各通道信号会互相干扰，容易影响系统性能。
方案三：由单片机、D/A转换器和可编程增益放大器AD603构成压控放大器。单片机通过对控制D/A输出直流电压来控制AD603的内部电阻衰减网络，实现增益调节。其外围元件少，电路简单，由于AD603带宽最大能达到90MHz，增益范围有40dB，增益精度在±0.5dB,可精确实现增益控制，可以实现题目发挥部分减小增益步进间隔的要求。所以本部分采用该方案。
1.4 峰值检测：
方案一：采用分段逼近式有效值检波电路。该方法示值虽然是被测电压的有效值，但由于放大器动态范围的限制，对于被测信号会产生一定的波形误差，并且硬件电路搭接复杂，且稳定性能不好。
方案二：采用真有效值转换芯片 AD637和高速A/D芯片MAX197测量市电有效值。
将从AD603输出的信号通过AD637转换成直流信号后接入MAX197，利用单片机读取数据后进行相应的幅值变换得到峰值。利用集成电路芯片测量精度高，误差小、稳定性好，硬件电路实现简单，可减小硬件体积，所以本部分采用该方案。
1.5 处理器选择：
由于系统模块所占用的单片机的IO口较多，而且程序量较大，而且自动增益步进小，对小信号要不进很多才能达到指定范围，所以需要较高速度的微处理器，一般的51单片机难以满足要求，所以综合内存的大小以及运算速度，我们C8051F020单片机，它拥有64K的RAM，并且时钟频率高达24M，并有64可IO口，能够很好的满足要求，所以本部分采用该方案。采用C8051F020微处理器。
2. 系统设计
2.1 理论分析与计算
本系统以可变增益增益放大器AD603为核心，其它各单元电路都是根据AD603及题目要求设计。
由于题目的发挥部分要求电压的输出范围2V～2.5V，对于10mv的小信号，则至少要将信号放大200倍，而且输入信号的频率范围为10Hz～500KHz，故采用两片AD603对信号进行放大，单片AD603增益公式为：
DB = 40 * Vo+ Go；
V o为1、2脚之间的电压，范围为-500mv—500mv，Go根据5、7脚的不同连接方式Go可取10dB,20dB,30dB。本系统将AD603的5脚和7脚相连，单级AD603增益调整范围为，－10～＋30 dB，带宽为90MHz，两级AD603级联，使得增益可调范围扩大到－20 dB～＋60 dB。可满足题目要求的电压放大和频率的要求，当AD603的增益为46dB的时候电压可以放大200倍，当AD603的增益为48dB的时候电压可以放大250倍.所以只要正确的控制1、2脚之间的电压就能实现电压的不同放大倍数，从而满足题目要求。
2.2 总体设计
根据带宽、电压的放大倍数，系统采用两级AD603程控增益放大器，增益可达60dB，能过满足题目的要求，而且AD603能够满足带宽的要求，有效值测量可有多种实现方案,但选用测量有效值的专用芯片AD637,则电路简洁方便，而且精度较高。由于系统模块所用IO口过多，一般51单片机不能够满足需求，故采用功能较强的C8051f020 单片机作为主控机器。通过键盘进行增益和档位的调节，而液晶显示增益和峰值。
系统的整体框图如下:
2.3 单元电路电路模块设计
2.3.1 自动增益电路
本系统的自动增益控制功能，实际是由增益控制电路转化而来。在输出级加入检波电路，检出直流电压送入A/D采样，经单片机计算后控制D/A输出，此电压加到AD603的增益控制端，从而控制AD603的增益达到使输出电压恒定的目的。
AD603的简化原理框图如图2-3-1所示，它由无源输入衰减器、增益控制界面和固定增益放大器三部分组成。图中加在梯型网络输入端（VINP）的信号经衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量是由加在增益控制接口的电压决定。增益的调整与其自身电压值无关，而仅与其差值VG有关，由于控制电压GPOS/GNEG端的输入电阻高达50MΩ，因而输入电流很小，致使片内控制电路对提供增益控制电压的外电路影响减小。而且，如果AD603的增益用dB表示，则与控制电压成线性关系，以上特点很适合构成本题要求的放大器。图2-1-1
图2－3－1 AD603原理框图
中的“滑动臂”从左到右是可以连接移动的。当VOUT和FDBK两管脚的连接不同时，其放大器的增益范围也不一样，带宽在9MHz ～90MHz之间
为加大中间级的放大倍数及增益调节范围，我们使用两片AD603级联作为中间级放大（图2－3－2）。如果将AD603的5脚和7脚相连，单级AD603增益调整范围为，－10～＋30 dB，带宽为90MHz，两级AD603级联，使得增益可调范围扩大到－20 dB～＋60 dB。可满足题目要求的电压放大。
图2－3－2 级联AD603电路图
两级AD603采用＋5V，－5V电源供电，两级的控制端GNEG都接地，另一控制端GPOS接D/A输出，从而精确地控制AD603的增益。AD603的增益与控制电压成线性关系，其增益控制端输入电压范围为－500mv~＋500mv，增益调节范围为40dB，当步进1dB时,控制端电压需增大
ΔV G＝
40
) 500
(
500-
-
＝25mv，
由于两级AD603由同一电压控制，所以，步进1dB的控制电压变化幅度为25mv/2=12.5mv。由于AD603的控制电压需要比较精确的电压值。我们使用12位的C8051F020的内部DA，可满足指标要求。
另外，通过A/D采样输出信号，由单片机计算后，再去调整D/A输出电压，就可实现AGC功能，扩大通频带.具体电路如下：
2.3.1 峰值检测
峰值检测是利用真有效值芯片AD637先进行有效值采样然后通过MAX197进行AD 采样把有效值采样回来给单片机，再通过单片机进行数值处理把有效值转换成峰值，具体电路如下：
2.3.2 键盘
单片机的IO口资源是非常宝贵的，为了节约单片机的IO口，键盘采用专门的键盘管理芯片CH452进行键盘管理只占用6个IO口，而且可以利用中断进行查询键值，省去了单片机不断查询键盘。具体电路如下：
2.3.3电源部分：
本系统运放使用正负15V 电源及+5V电源给单片机系统工作，为了能给系统提供稳定的电源，对市电变压后进行整流，滤波，稳压得到系统工作电源。
电路如下：
此部分电路比较典型，采用通常使用的桥式全波整流，大电容滤波，集成三端固定稳压片稳压，所有的稳压片根据其消耗功率都加了散热片。
3. 系统软件设计
先初始化系统，即C8051F020单片机系统的初始化，然后通过C8051F020单片机系，，见下图主程序流程图。
4. 系统功能测试
4.1 测试使用仪器
Agilent 33250A 函数信号发生器Tektronix TDS 2012 数字示波器SS7200。
4.2 测试结果完整性及结果分析
基础部分
在以下输入电压(Vpp)和频率下,手动调节输出范围在1V PP～1.5V PP准
发挥部分
指定输出范围后系统自动检测峰峰值并调整增益输出,显示输出电压峰峰值
信号放大和控制部分在制作部分难易程度有很大的差别，所以我们采用分模块制作方法，信号放大电路中涉及的是低频小信号的处理，所以元件的选定和参数的
确定有很大的难度，关键部分还在于电路元件的布局，如何抑制噪声，防止自激是
电路布局的难点，我们采用了单点接地的方法。控制部分电路调试较为简单。
。
5 结束语
本系统有C8051F020单片机与AD603、AD637等模块组成，基本实现了题目基本部分与发挥部分的要求，部分指标甚至超过了题目的要求。电路控制简便另外采用节省IO资源的键盘管理芯片作为输入，中文液晶显示，友好的人机交互界面。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础[[M].第五版.武汉：高等教育出版社，2005.
[2]陈尚松,雷加，郭庆.电子测量与仪器[M].北京：电子工业出版社,2005.
[3]吴金戌,沈庆阳，郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京:清华大学出版社.2002.
[4]《信号与系统》，ALAN V.OPPENHEIM著，西安：西安交通大学出版社，1997年
[5]《数字电子技术基础》，阎石著，北京：高等教育出版社，1997年
[6]《单片机原理及应用》，李建忠著，西安：西安电子科技大学，2002年
[7]《数据结构与算法》，张晓丽等著，北京：机械工业出版社，2002年；
6 附录
6.1 附录1 元器件明细表
1．液晶320*240
2. CH452
3. AD603
4. AD637
5. MAX197
6. C8051F020
6.2 附录2 部分参考程序
#include
#include"ST7920GraphDisplayAdvanced.h"
#include"ThreeIOKeyboard.h"
#include"MultiMCUCommut.h"
void main(void)
{
uchar temp = 0;
Parallel_Init_LCD(); //液晶初始化
Parallel_Clear_Ram();
Parallel_ClearDisplay();
InitUART(); //串口初始化
UART_ok = 1; //UART一开始空闲,这句很重要!!!!!
EA = 1;
UpdataDisplayTop();
while(1)
{
Delay10ms(35);
GetKeyValue(); //键盘扫描
Delay10ms(35);
switch(KeyRslt)
{
…………
case 12:
if(DisplayTop)
{
if(DisplayTopSelect==1)
{
Parallel_ClearDisplay();
UpdataDisplayAmplify();
DisplayTop = 0;
}
else if(DisplayTopSelect==2)
{
Parallel_ClearDisplay();
UpdataDisplayFilter();
DisplayTop = 0;
}
}
else if(DisplayAmplify)
{
//确认放大倍数,发送控制字,命令从机控制DA动作
TB8 = 1;
do
{
PutUARTchar(SLA VER_1_ADDRESS); //呼叫从机1
temp = GetUARTchar(); //接收从机1应答
}
while( temp!=SLA VER_1_ADDRESS );
TB8 = 0;
PutUARTchar(SetAmp);
while(GetUARTchar()!=SetAmp) //握手信号
PutUARTchar(SetAmp);
PutUARTchar(AmplifyFactor/0x100);
PutUARTchar(AmplifyFactor%0x100);
TB8 = 1; //通讯完毕
Parallel_DisplayStrings_WithAddress(0x98,"确认触发!!");
}
else if(DisplayFilter==2)
{
ReverseTypeFlag = 0;
//确认低通频率设置,主机控制AD9832发送时钟,同时从机控制继电器动作
TB8 = 1;
do
{
PutUARTchar(SLA VER_1_ADDRESS); //呼叫从机1
temp = GetUARTchar(); //接收从机1应答}
while( temp!=SLA VER_1_ADDRESS );
TB8 = 0; //握手完毕,开始通讯
PutUARTchar(SetLowPass);
while(GetUARTchar()!=SetLowPass) //握手信号
PutUARTchar(SetLowPass);
TB8 = 1; //与从机1通讯完毕
do
{
PutUARTchar(SLA VER_2_ADDRESS); //呼叫从机2
temp = GetUARTchar(); //接收从机2应答}
while( temp!=SLA VER_2_ADDRESS );
TB8 = 0; //握手完毕,开始通讯
PutUARTchar(SetFre);
while(GetUARTchar()!=SetFre) //握手信号
PutUARTchar(SetFre);
switch(LowPassF0)
{
……
}
TB8 = 1; //与从机2通讯完毕
Parallel_DisplayStrings_WithAddress(0x98,"确认触发!!");
}
else if(DisplayFilter==3)
{
ReverseTypeFlag = 0;
//确认高通频率设置,主机控制AD9832发送时钟,同时从机控制继电器动作TB8 = 1;
do
{
PutUARTchar(SLA VER_1_ADDRESS); //呼叫从机1
temp = GetUARTchar(); //接收从机1应答}
while( temp!=SLA VER_1_ADDRESS );
TB8 = 0; //握手完毕,开始通讯
PutUARTchar(SetHighPass);
while(GetUARTchar()!=SetHighPass) //握手信号
PutUARTchar(SetHighPass);
TB8 = 1; //与从机1通讯完毕
do
{
PutUARTchar(SLA VER_2_ADDRESS); //呼叫从机2
temp = GetUARTchar(); //接收从机2应答
}
while( temp!=SLA VER_2_ADDRESS );
TB8 = 0; //握手完毕,开始通讯
PutUARTchar(SetFre);
while(GetUARTchar()!=SetFre) //握手信号
PutUARTchar(SetFre);
switch(HighPassF0)
{
}
else if(DisplayFilter==5)
{
ReverseTypeFlag = 0;
Parallel_DisplayStrings_WithAddress(0x98,"确认触发!!");
//确认设置,发送控制字,命令从机控制DA动作
}
SetValueTemp = 0;
SetValue = SetValueTemp;
break;
}
}
};
}
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
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
任务一 自动增益控制(AGC )电路 任务引入 在调幅接收机接收电台信号时 ,由于各发射台功率有大有小,发射台离接收机的距离远近不一,无线电波传播过程中的多径效应与衰落等原因,使接收天线上感生的有用信号强度相差非常悬殊,而且往往有很大的起伏变化(约为～倍),有可能在接收微弱信号时造成某些电路(例如检波器)不能正常工作而丢失信号,而在接收强信号时造成放大电路的阻塞(非线性失真)。为此在接收设备中几乎无例外的都必须采用自动增益控制电路,用来压缩有用信号强度的变化范围。 任务分析 自动增益控制(AGC )电路的作用就是能根据输入信号的电压的大小,自动调整放大器的增益,使得放大器的输出电压在一定范围内变化。 自动增益控制(AGC )电路就是无线电接收设备中的重要电路,用来保证接收幅度的稳定。它一般由电平检测器(峰值检波电路)、低通滤波器、直流放大器、电压比较器、控制电压产生器与可控增益放大器组成。其中可控增益放大器就是实现增益控制的关键。 相关知识 一、自动增益控制电路(AGC)的工作原理 1.AGC 的作用 自动增益控制电路的作用,就是在输入信号幅度变化很大的情况下,自动保持输出信号幅度在很小范围内变化的一种自动控制电路。 2.AGC 的组成框图 自动增益控制电路的组成框图如图3-5-2所示。
图3-5-2 自动增益控制电路的组成框图 由图可见,自动增益控制电路可以瞧成由反馈控制器与(控制)对象两部分组成,其中反馈控制器由电平检测器、低通滤波器、直流放大器、电压比较器与控制电压产生器组成,被控对象就是可控增益放大器。可控增益放大器的输入信号就就是AGC电路的输入信号,其输出信号,其增益为 增益受控制电压的控制,控制电压就是由电压比较器产生的误差电压经控制电压产生器变换后得到的,增益可写成或,它就是误差电压(或控制电压)的函数。也可以直接用误差电压控制可控增益放大器的增益。 3.AGC各单元电路的功能与基本工作原理 (1)电平检测器电平检测器的功能就是检测出输出信号的电平值,通常由振幅检波器实现,它的输出与输入信号电平成线性关系,其输出电压为。 (2)低通滤波器环路中的低通滤波器具有非常重要的作用。由于发射功率变化、距离远近变化、电波传播衰落等引起信号强度的变化就是自动增益控制电路需要进行控制的范围,这些变化比较缓慢,而当输入为调幅信号时,调幅波的幅值变化就是传递信息的有用幅值变化.这种变化不应被自动增益控制电路的控制作用减弱或抵消(此现象称为反调制),由于两类信号的变化频率不同,就可以恰当选择环路的频率响应特性,适当地选择低通滤波器的传输特性,使环路对高于某一频率的调制信号的变化无响应,而对低于这一频率的缓慢变化具有抑制作用。 (3)直流放大器直流放大器将低通滤波器输出的电平值进行放大后送至电压比较器,由于电平检测器输出的电平信号的变化频率很低,例如几赫左右,所以一般均采用直流放大器进行放大。 (4)电压比较器经直流放大器放大后的输出电压与给定的基准电压进行比较,输出误差信号电压,当电压比较器增益为时,服从下列关系式
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
自动增益控制的原理图 自动增益控制的原理 [导读] 自动增益控制的原理自动增益控制电路的作用是：当输入信号电压变化很大时，保持接收机输出电压恒定或基本不变。具体地说，当 关键词：增益控制左手665收藏时间：2015年4月23日20：17 自动增益控制的原理 自动增益控制电路的作用是：当输入信号电压变化很大时，保持接收机输出电压恒定或基本不变。具体地说，当输入信号很弱时，接收机的增益大，自动增益控制电路不起作用；当输入信号很强时，自动增益控制电路进行控制，使接收机的增益减小。这样，当接收信号强度变化时，接收机的输出端的电压或功率基本不变或保持恒定。因此对AGC电路的要求是：在输入信号较小时，AGC电路不起作用，只有当输入信号增大到一定程度后，AGC电路才起控制作用，使增益随输入信号的增大而减少。 为实现上述要求，必须有一个能随外来信号强弱而变化的控制电压或电流信号，利用这个信号对放大器的增益自动
进行控制。由上述分析可知，调幅中频信号经幅度检波后，在它的输出中除音频信号外，还含有直流分量。直流分量大小与中频载波的振幅成正比，也即与外来高频信号成正比。因此，可将检波器输出的直流分量作为AGC控制信号。AGC电路工作原理：可以分为增益受控放大电路和控制电压形成电路。增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随控制电压U0而改变。控制电压形成电路的基本部件是AGC 整流器和低通平滑滤波器，有时也包含门电路和直流放大器等部件。 放大器及AGC电路 上图是由两级AD603构成的具有自动增益控制的放大电路, 图中由Q1 和R8 组成一个检波器,用于检测输出信号幅度的变化。由CA V 形成自动增益控制电压V A GC , 流进电容CA V 的电流Q2 和Q1两管的集电极电流之差, 而且其大小随A2 输出信号的幅度大小变化而变化, 这使得加在A1、A2 放大器1 脚的自动增益控制电压V A GC 随输出信号幅度变化而变化, 从而达到自动调整放大器增益的目的。 左手665收藏时间：2015年4月23日20：17
信息科学与工程学院 课程设计报告（2009 —2010 学年第一学期） 课程名称：电子技术基础设计与实现班级： 学号： 姓名： 指导教师： 2010 年 1 月
课程设计题目： 增益可自动变换的放大器的设计 目的与任务： 对所学的电子技术基础知识进行一次综合运用，为下一步继续学习专业知识奠定 基础。学生通过本课程设计可以进一步理解模拟电子技术、数字电子技术、电路理论 等方面的相关知识，并可综合运用这些知识解决一定的实际问题，使学生在所学知识 的综合运用能力上以及分析问题、解决问题能力上得到一定的提高。 内容和要求： （一）设计一个增益可自动变换的直流放大器。 1、输入信号为0～1V时，放大3倍；为1V～2V时，放大2倍；为2V～3V时，放大1倍；3V以上放大0.5倍； 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倍即可。 3、电源采用±5V电源供电。 （二）设计一个增益可自动变换的交流放大器。 1、放大器增益可在1倍2倍3倍4倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz； 2、对指定的任意一种增益进行选择和保持，保持后可返回巡回状态; 3、通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用1、2、3、4分别表示1、2、3、4倍即可。 4、电源采用±5V电源供电。 三、课程设计步骤 1、查阅资料，确定上述两个设计任务的设计方案； 2、设计电路，进行参数计算； 3、用MULTISIM软件进行仿真； 4、写出设计总结报告。 四、参考元器件 集成芯片：NE555、LM324、74LS138、CC40106, CC4013、CD4052、CC4066、74LS161，CD4011，741等。 电阻若干； 电容若干； LED数码管；
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
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)
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
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。
1.绪论 1.1自动增益控制简介 使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法。实现这种功能的电路简称AGC环。AGC环是闭环电子电路，是一个负反馈系统，它可以分成增益受控放大电路和控制电压形成电路两部分。增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随控制电压而改变。控制电压形成电路的基本部件是AGC 检波器和低通平滑滤波器，有时也包含门电路和直流放大器等部件。放大电路的输出信号u0 经检波并经滤波器滤除低频调制分量和噪声后，产生用以控制增益受控放大器的电压uc 。当输入信号ui增大时，u0和uc亦随之增大。 uc 增大使放大电路的增益下降，从而使输出信号的变化量显著小于输入信号的变化量，达到自动增益控制的目的。放大电路增益的控制方法有：①改变晶体管的直流工作状态，以改变晶体管的电流放大系数β。②在放大器各级间插入电控衰减器。③用电控可变电阻作放大器负载等。AGC电路广泛用于各种接收机、录音机和测量仪器中，它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内，因而也称自动电平控制；用于话音放大器或收音机时，称为自动音量控制器。AGC有两种控制方式：一种是利用增加AGC电压的方式来减小增益的方式叫正向AGC，一种是利用减小AGC电压的方式来减小增益的方式叫反向AGC .正向AGC 控制能力强，所需控制功率大被控放大级工作点变动范围大，放大器两端阻抗变化也大；反向AGC所需控制功率小，控制范围也小。AGC——Automatic Gain Control的缩写。所有摄象机都有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄象机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。 1.2设计目的 加深对模拟电路、数字逻辑电路、通信电子线路等相关课程理论知识的理解与工程实际运用，掌握电子系统设计的基本方法和一般规则，培养学生的创新思维能力和综合应
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
基于单片机的程控放大器 摘要：程控放大器是一种放大倍数由程序控制的放大器，也称作是可编程放大器。在这个数据信息的时代里，数据和信息的快速采集与分析很重要，而程控放大器正好可以实现自动控制增益或量程自动切换，所以程控放大器得到广泛的应用。这就涉及到如何通过程序去实现放大倍数的问题，也需要用到数字控制放大器，并针对仪器的要解决的具体问题要求放大器的放大倍数在一定范围内变化，且放大倍数如何达到精细。 关键词：程控；放大器；信号；单片机 1系统设计原理 程控放大器又称为数据放大器或仪表放大器，常用于热电偶、生物电测量以及其他有较大共模干扰的支流缓变微弱信号的检测。 程控放大器是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点，因此得到广泛的应用。差分放大器和测量放大器所采用的基础部件（运算放大器）基本相同，它们在性能上与标准运算放大器有很大的不同。标准运算放大器是单端器件，其传输函数主要由反馈网络决定；而差分放大器和测量放大器在有共模信号条件下能够放大很微弱的差分信号，因而具有很高的共模抑制比（ＣＭＲ）。它们通常不需要外部反馈网络。 程控放大器的第一级只对差摸信号有一定的放大作用，而对共模信号几乎没有抑制作用，对共模信号几乎没有抑制作用主要由第二级电路来完成,而且放大器的共摸抑制比约为第一级电路的差摸电压增益和第二级电路的共摸抑制比的乘积。 在工业自动控制等领域中，常需要对远离运放的多路信号进行测量，由于信号远离运放，两者地电位不统一，不可避免地存在长线干扰和传输网络阻抗不对称引人的误差。为了抑制干扰，运放通常采用差动输人方式。 2设计方案及实现 通常采用同相并联式高阻抗测量放大器电路（图1），具有输入阻抗高、增益调节方便、漂移互相补偿、双端变单端以及输出不包括共模信号等优点。线路前级为同相差动放大结构，要求两运放的性能完全相同，这样，线路除具有差模、共模输人电阻大的特点外，两运放的共模增益、失调及其漂移产生的误差也相互抵消，因而不需精密匹配电阻。后级的作用是抑制共模信号，并将双端输出转变为单端放大输出，以适应接地负载的需要，后级的电阻精度则要求匹配。增益分
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。
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：周鹏工作单位：信息工程学院 题目: AGC自动增益控制电路protel设计 初始条件： 1.模拟电子线路、数字电子线路等基础知识。 2.PROTEL软件操作。 要求完成的主要任务: 1.绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch（自选）。可以涉及模拟、数字、高频、单片机、或者一个具有完备功能的电路系统。 2.绘制相应电路原理图的双面印刷版图*.pcb并对电路原理图进行仿真，给出仿真结果（如波形*.sdf数据）并说明是否达到设计意图。 时间安排： 第17、18周：理论设计与仿真； 地点：鉴主13通信工程专业实验室； 第19周：撰写实习设计报告及答辩； 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (3) Abstract (4) 1 AGC电路原理 (5) 1.1 AGC的工作原理 (5) 1.1.1 AGC的作用 (5) 1.1.2 AGC各单元电路的功能与基本工作原理 (5) 1.2 AGC的工作过程 (6) 1.3 AGC的控制特性 (7) 1.3.1动态范围 (7) 1.3.2响应时间 (8) 1.4增益控制电路 (8) 2 AGC电路设计 (9) 2.1信号缓冲输入级电路 (10) 2.2 直流耦合互补级联电路 (10) 2.3 倍压整流与反馈电路 (11) 2.4总体电路设计 (12) 3 Protel软件设计 (13) 3.1 protel软件介绍 (13) 3.2 原理图设计 (13) 3.3 编译原理图 (14) 3.4 PCB板布局布线 (15) 3.5铺地 (16) 4 Protel 对原理图进行仿真 (18) 5 LD耦合电路Protel设计 (20) 6 综合总结 (24) 参考文献 (25)
增益可自动变换放大器的设计与实现 一、设计任务及指标： 设计一个增益可自动变换的交流放大器。 1、放大器增益可在1倍2倍3倍4倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz； 2、对指定的任意一种增益进行选择和保持，保持后可返回巡回状态; 3、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1、2、3、4倍即可。 4、电源采用±5V电源供电。 二、设计原理以及内容： 1、时钟产生电路： 利用555电路组成多谐振荡 器，管脚3输出所产生的时钟 信号，其频率计算公式为： F=1/T=1.44/C1（R1+2R2） 令C1=10uF,R1=R2,则带入公 式可求： R1=R2=48k ohm 在multisim里所组成的电路图如左：
2、序列产生电路： 用74LS161构成四位加法计 数器采用异步清零法，产生 QD QC QB QA : 0000-0001-0010-0011-0000 序列，使得增益循环变换。将QC 通过非门接到CLR段，当QC为1 时，计数器异步清零。 3、译码电路： 将74LS161的四 个状态进行译码,1Y0 到1Y3输出端分别是 对增益1到4倍的选 择 4、选择保持电路： 手动实现4个增益状态的选择：
将74LS161的使能端与J3、U6A的使能端连接，并通过非门连到U4A的使能端，当J3为高电平的时候，74LS161与U4A 工作，实现增益的自动变换；当J3接地的时候，U6A工作，实现增益的选择与保持。 5、数码管显示电路： 1）由于74LS139工作时输出低 电平，不工作时输出高电平，所以 将两个74LS139的输出端分别与 非，使工作时ABCD输出高电平。J3 J2J1 增益 0 00 1 01 2 10 3 11 4 1 自动控制
吉首大学信息科学与工程学院 课程设计报告书 课程单片机课程设计 课题：自动增益控制放大器 姓名： 学号： 专业： 年级： 指导教师： 基地指导教师： 2014 年11 月
一、项目介绍与设计目的 （1）此为2014年湖南电子设计大赛C题的设计报告，要求为： 一、基础部分 1、输入一个电压为0.01-0.03V的直流电压（峰值），要求输出电压为10V（峰值） 2、输入一个电压为0.1V的直流电压（峰值），要求输出电压为10V（峰值） 3、输入一个电压为10V的直流电压（峰值），要求输出电压为10V（峰值） 二、提高部分 1、输入一个电压为0.01-0.03V的交流电压（峰值），要求输出电压为10V（峰值） 2、输入一个电压为0.1V的交流电压（峰值），要求输出电压为10V（峰值） 3、输入一个电压为10V的交流电压（峰值），要求输出电压为10V（峰值） （2）目的在于培养我们的实践创新意识与基本能力、团队协作的人文精神和理论联系实际的学风；有助于我们工程实践素质的培养、提高我们针对实际问题进行电子设计制作的能力。
二、设计方案 1．项目环境要求 基于MSP430单片机 2．项目功能模块 1、放大电路： 考虑到负载电阻为10Ω，输出值要等于10V，所以电压仍需放大，第1部分为输入缓冲和固定增益放大模块，运放搭建电压跟随器作为输入缓冲，同时提高输入阻抗，固定增益放大部分将输入的微弱信号放大到适合后级处理的电压范围，前级放大将小信号放大50倍。VCA810增益控制电路增益后达不到所需要求，所以在后又加了一个放大电路图一为前级放大电路，图二为后级放大电路 图一 图二 2、压控增益电路 可控增益调节部分我们使用压控增益放大器 VCA810，VCA810 在宽频带工作模式下，增益控制范围为-40dB～+40dB ，且控制电压与增益dB 数成线性关系，满足设计要求。其中 1 脚为了匹配输入阻抗并接了50?的电阻，8 脚接25?的偏置电阻，其中 5 脚接 500?的负载电阻.......如图所示。
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
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