基于单片机的程控放大器设计

电气学科大类2009 级《单片机》课程设计报告姓名蔡玲珑学号专业班号电气提高班指导教师杨风开日期2012年3月实验成绩评阅人摘要本设计主要以CD4051模拟开关以及所连的电阻网络作为核心，利用SST89C51单片机控制所选A/D的电阻网络状态，同时编写峰值检测软件对输入信号进行峰值检测并以此为依据来控制正弦波的放大倍数，最后利用液晶显示器将其显示出来。

经过实际测量，本系统可以实现通频为0Hz~1.5KHz，放大倍数为0.96~5的无失真的自动波形放大器。

关键词: SST89C51单片机液晶显示器放大器TLC549目录摘要----------------------------------------------------------------------------------------------------2一．设计要求---------------------------------------------------------------------------------------41.1程控放大器的作用---------------------------------------------------------------------------4 1.2程控放大器的原理----------------------------------------------41.3课题要求------------------------------------------------------5二．实验方案及论证-----------------------------------------------------------------------------5三．单元电路分析与实现--------------------------------------------------------------------- -6 3.1引脚特性说明---------------------------------------------------------------------------------63.2 A/D转换电路---------------------------------------------------------------------------------73.3控制显示电路---------------------------------------------------------------------------------83.4峰值检测电路设计----------------------------------------------------------------- --------11 3.5实验硬件图-----------------------------------------------------------------------------------11四．软件分析--------------------------------------------------------------------------------------124.1编程排序---------------------------------------------------------------------------------------124.2倍数与引脚对应-----------------------------------------------------------------------------12 4.3峰值检测---------------------------------------------------------------------------------------134.4液晶显示---------------------------------------------------------------------------------------134.5对TLC549进行操作------------------------------------------------------------------------154.6主程序流程分析-----------------------------------------------------------------------------15五．实验仿真处理及结果分析---------------------------------------------------------------16六．实验总结---------------------------------------------------------------------------- ---------21七．参考文献-------------------------------------------------------------------------- -----------22附录---------------------------------------------------------------------------------------------------23一. 设计要求.1.1程控放大器的作用在信号调理电路中，必须将输出信号调理在适当水平。

基于单片机的程控放大器设计
程控放大器是一种能够通过数字信号控制放大器增益的电路，它可以实现对信号的精确控制，广泛应用于音频放大器、电视机、电脑音响等领域。

本文将介绍一种基于单片机的程控放大器设计方案。

设计方案
本设计方案采用单片机AT89C51作为控制核心，通过数字信号控制放大器的增益，实现对信号的精确控制。

具体实现步骤如下：
1. 信号输入：将音频信号输入到放大器的输入端口。

2. 放大器控制：将单片机输出的数字信号转换为模拟信号，通过运放实现对放大器的控制。

3. 增益控制：通过单片机控制放大器的增益，实现对信号的精确控制。

4. 输出信号：将控制后的信号输出到扬声器或其他设备。

设计要点
1. 单片机选择：本设计方案采用AT89C51单片机，具有较高的性能和稳定性，能够满足程控放大器的控制要求。

2. 放大器选择：本设计方案采用TL071运放作为放大器，具有高
增益、低噪声、低失真等优点，能够满足音频放大器的要求。

3. 增益控制：本设计方案采用数字信号控制放大器的增益，通过单片机控制放大器的反馈电阻，实现对信号的精确控制。

4. 输出保护：为了保护扬声器或其他设备，本设计方案采用输出保护电路，能够有效避免输出过载和短路等问题。

总结
基于单片机的程控放大器设计方案，能够实现对信号的精确控制，具有较高的性能和稳定性，广泛应用于音频放大器、电视机、电脑音响等领域。

本文介绍了一种基于单片机的程控放大器设计方案，希望能够对读者有所帮助。

程控音频功率放大器一．设计要求 （1）输入信号为30mv 峰峰值的正弦波，频率围 20HZ~20KHZ ，输入阻抗Ri ≥20K Ω，前级程控放大器增益通过单片机键盘输入控制，增益可预置为 10db ，20db ，30db ，40db 。

（2）后级功率放大器输出功率≥3W （8Ω负载）。

（3）液晶显示。

二．原理框图三．方案对比选择（1）选用继电器控制前级放大Vi1K用继电器控制电阻的选择进而控制放大倍数。

（2）模拟开关控制前级放大用模拟开光的断和同来控制放大倍数。

（3）用DAC0832控制前级放大out前级放大100倍后用单片机控制DAC0832进行衰减。

经对比选择用DAC0832控制前级放大比较简单，而且较精确。

四．电路图设计五．主要元件选择及参数设计（1）运放LF353out前级放大分别放大10倍，总共放大100倍。

LF353的工作电压是+15v，各引脚的接法见上图。

将7号输出脚的信号作为DAC0832的输入。

（2）功率放大器TDA2030TDA2030的工作电压是+15v。

它将输入的电流进行放大，然后驱动喇叭响。

具体接法见上图。

利用TDA2030进行功率放大。

TDA2030具有体积小，输出功率大，失真小等特点。

功率放大器含多种保护电路，工作安全可靠性高，主要保护电路有：短路保护，热保护，地线偶然开路，电源极性反接，以及负载泄放电压反冲等。

其中，热保护电路能够容易承受输出的过载，甚至是长时间的，或者环境温度超过时均起到保护作用。

与普通电路相比较，散热片可以有更小的安全系数。

结温超过时，也不会对器件有所损害。

(3)单片机STC89S52STC89S52是比较常用的52系列单片机。

它的工作电压是+5v。

外围电路加上12M的晶振，使其正常工作。

P2口控制DAC0832。

通过对P2口赋值来改变输出增益的大小。

(4)1602液晶（5）DAC0832DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。

ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。

可控放大器偏向硬件的XXX摘要本着简单、准确、可靠、稳定、通用的原则，采用了分级设计匹配互连的思想。

系统的特色在于：通过开关，改变反馈电阻阻值，从而改变放大器增益，增益从10dB到60dB可调步距为10dB。

用单片机AT89s52对可控放大器进行程序控制，可以同时对两路输入信号进行二阶低通、高通、带通、带阻以及全通滤波处理，滤波器的中心频率在15kHz～50kHz频率范围内实现64级程控调节，其Q值在0.5～64范围实现128级程控调节。

作品通过实验完成，并制作成实物。

设计采用压控增益器件AD603，进行合理的级联和阻抗匹配，加入后级功率输出，并能进行预置和控制，稳定性好，可控范围大。

整个作品制作成本低、功耗小，除个别指标未能达到设计要求外，其它全部达到设计要求。

关键字：可控放大；AT89S52 ；程控增益Controlled amplifiers hardware toAbstractIn line with simple, accurate and reliable, stable and general principles, using a hierarchical design matching interconnection thoughts. System features: through switches, change the feedback resistance value, which changes amplifier, gain from 10dB to 60dB adjustable step distance for 10dB.With monolithic integrated circuit AT89s52 for controllable amplifier for program control, can to both road input signal second-order lowpass, qualcomm, band-pass, band-stop and total pass filtering processing, filter, the center frequency in 15kHz ~ 50kHz frequency ranges realize 64 level program-controlled adjustment, its Q value in 0.5 ~ 64 range realize 128 level program-controlled adjustment.Works through experiments completed, and made it into real. Design USES a voltage controlled gain device AD603 reasonable magnitude 7.3 impedance matching, join after class, and can output power preset and control, good stability and controllable range. The whole works made low cost, low consumption, in addition to the individual indexes failed to meet the design requirements, all other outside to meet the design requirements.Key word: controllable amplification, AT89S52 devices, Program-controlled gain目录摘要 (1)目录 (3)第1章可控放大器方案设计与论证 (4)1.1 测量放大部分 (4)1.2 滤波部分 (5)1.3 系统整体设计方案 (6)第2章可控放大器元器件选型 (6)2.1 主控制器A T89S51 (6)2.1.1 MSC-51芯片资源简介 (6)2.1.2 单片机的引脚 (8)2.1.3 AT89S51单片机的外接晶体引脚 (8)2.1.4 AT89S51单片机的控制线 (9)2.1.5 AT89S51单片机复位方式 (9)2.2 1602字符型LCD显示系统 (10)第3章可控放大器硬件电路设计 (15)3.1 可控放大器滤波部分电路设计 (15)3.1.1 二阶无源低通滤波器 (18)3.1.2 无源RC高通滤波器 (19)3.3 单片机最小系统部分电路设计 (20)3.4 供电电源电路设计 (23)第4章可控放大器软件设计 (25)4.1 软件流程图 (25)4.2 软件程序清单 (25)结束语 (26)参考文献 (27)谢辞 (28)附件1：程序清单 (29)绪论设计并制作一个可控放大器，其组成框图如图1所示。

电气学科大类2009 级《单片机》课程设计报告姓名蔡玲珑学号专业班号电气提高班指导教师杨风开日期2012年3月实验成绩评阅人摘要本设计主要以CD4051模拟开关以及所连的电阻网络作为核心，利用SST89C51单片机控制所选A/D的电阻网络状态，同时编写峰值检测软件对输入信号进行峰值检测并以此为依据来控制正弦波的放大倍数，最后利用液晶显示器将其显示出来。

经过实际测量，本系统可以实现通频为0Hz~1.5KHz，放大倍数为0.96~5的无失真的自动波形放大器。

关键词: SST89C51单片机液晶显示器放大器 TLC549目录摘要----------------------------------------------------------------------------------------------------2 一．设计要求---------------------------------------------------------------------------------------4 1.1程控放大器的作用---------------------------------------------------------------------------4 1.2程控放大器的原理----------------------------------------------4 1.3课题要求------------------------------------------------------5二．实验方案及论证-----------------------------------------------------------------------------5三．单元电路分析与实现--------------------------------------------------------------------- -6 3.1引脚特性说明---------------------------------------------------------------------------------6 3.2 A/D转换电路---------------------------------------------------------------------------------7 3.3控制显示电路---------------------------------------------------------------------------------8 3.4峰值检测电路设计----------------------------------------------------------------- --------11 3.5实验硬件图--------------------------------------------------------------------------- --------11四．软件分析--------------------------------------------------------------------------------------12 4.1编程排序---------------------------------------------------------------------------------------12 4.2倍数与引脚对应-----------------------------------------------------------------------------12 4.3峰值检测---------------------------------------------------------------------------------------13 4.4液晶显示---------------------------------------------------------------------------------------13 4.5对TLC549进行操作------------------------------------------------------------------------15 4.6主程序流程分析-----------------------------------------------------------------------------15五．实验仿真处理及结果分析---------------------------------------------------------------16六．实验总结---------------------------------------------------------------------------- ---------21七．参考文献-------------------------------------------------------------------------- -----------22附录---------------------------------------------------------------------------------------------------23一. 设计要求.1.1程控放大器的作用在信号调理电路中，必须将输出信号调理在适当水平。

基于单片机的自动程控放大器的设计作者：龚文武卢新龙阳泳江世明来源：《数字技术与应用》2015年第10期摘要：文章简要介绍了放大器AD603、数字电位器MCP410的的内部结构和控制方法。

详细介绍了基于AD603和MCP410的程控放大器技术方案，并对程控放大器进行了电路设计、程序设计和PCB板设计，借助Proteus电子设计平台，对设计进行了仿真，仿真实现了预期的目标。

该程控放大器以AT89C51单片机作为控制核心，通过控制数字电位器MCP410实现放大倍数的调整，该放大器适用于电子测试仪器和仪表中，具有电路简单、增益可调、也可自动增益放大、性能优越、成本低廉、实用性强等特点。

关键词：AD603 自动程控放大 AT89C51 MCP410 仿真中图分类号： S611 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）10-0000-001方案设计本方案采用的是MCP41010系列的数字电位器与压控放大器AD603组成的程控放大。

而且并非采用基本放大电路的模式，数字电位器不是作为输入电阻或者反馈电阻接入电路，而是由数字点位器来控制放大器AD603的控制电压来实现放大增益程控的，数字电位器输出电阻的改变则由单片机来控制。

是由数字电位器MCP41010、单片机AT89C51与放大芯片AD603配合使用构成的程控增益放大器。

W端的滑动带来数字电位器高端或低端到滑动端的电阻变化，所以从滑动端接入到放大器AD603的控制电压也将改变，控制电压改变则放大器放大增益改变。

AD603的基本增益计算公式： G（dB）=40*VG+ G0。

2 电路设计与仿真本设计由电源电路、程控放大电路、显示电路、采样电路4个部分组成。

程控放大电路是整个设计的核心电路设计部分，对于程控放大电路的设计方法在设计方案中有提到好几种，在本设计中采用的是可靠性较高的数字电位器与放大器AD603结合组成程控放大。

（如图1）3 程序流程设计在程序分析方面，程序流程图是最基本的部分、也是最重要的分析技术，它是你程序设计和分析最基础的工具。

基于单片机的可编程放大器硬件设计作者：咼盟飞来源：《科技资讯》2011年第12期摘要:本系统通过STC单片机对DA置数,再经过后级放大调理电路实现了输出信号峰峰值受数字信号控制并使得增益调节达到1000量程。

在实现题目功能时,增加了电源模块,并结合放大电路,A/D转换电路,单片机最小控制系统,D/A转换电路等构成闭环系统。

通过采样将实际值输出到单片机,由单片机进行比较调整,控制数字量输出,从而实现AGC功能。

由于使用了数字控制与采样反馈调整控制技术,该系统具有调试方便,人机交互界面好,可靠性高,精度高等优点。

关键词:单片机 DA置数后级放大增益调节 AGC中图分类号:TN713 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)04(c)-0028-021 方案论证方案一:采用模拟开关实现程控增益放大器。

如图1所示,模拟开关可由数字编码控制以选通电阻网络中的不同阻值。

该方案实现简单,但其缺点是放大倍数级差变化较大,可调范围较小。

方案二:利用数字电位器与运算放大器构成程控增益放大器,如图2。

其特点是,可实现量程多级变化而且线路简单,但由于数字电位器制造工艺等因素限制,其通频带受限。

方案三:利用D/A转换器实现程控增益放大器,如图3。

D/A转换器内部有一组模拟开关控制的电阻网络,与运放一起可组成可控增益放大器。

该方案能很好的实现数字控制。

综上所述,方案三中采用D/A转换器组成的可编程放大器,具有较好的微机接口功能,使得其实现电路简单、可靠且通频带能满足题目要求,故选择方案三。

2 系统设计——硬件设计2.1 稳压电源模块稳压电源电路采用三端固定式稳压器,220V交流信号经变压、整流、滤波,再通过7812、7912、7805产生稳定电压给系统供电。

在电路中,芯片输入端和输出端与地之间除分别接大容量滤波电容外,另外我们还需在芯片引出脚根部接小容量电容到地,分别用于抑制芯片的自激振荡和压窄芯片的高频带宽,减小高频噪声。

增益与放大倍数的关系_基于单片机的程控放大器设计毕业设计（论文）基于单片机的程控放大器设计专业:电子科学与技术摘要本设计由直流稳压电源、前置放大电路单元、增益控制部分、功率放大部分、单片机自动增益控制部分几个模块构成。

输入部分采用高速电压反馈型运放OPA642作跟随器提高输入阻抗，并且在不影响性能的条件下给输入部分加了保护电路。

使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激。

同时利用可变增益宽带放大器AD603来提高增益和扩大AGC控制范围，通过软件补偿减小增益调节的步进间隔和提高准确度。

功率输出部分采用分立元件制作，提高了负载阻值以及输出有效值。

控制部分由51系列单片机、A/D、D/A和基准源组成。

整个系统通频带为1kHz～20MHz，最小增益0dB，最大增益80dB。

增益步进1dB，60dB以下预置增益与实际增益误差小于0.2dB。

不失真输出电压有效值达9.5V，输出4.5～5.5V时AGC控制范围为66dB，应用单片机和数字信号处理技术对增益进行预置和控制,AGC稳定性好,可控范围大,完成了设计的所有基本要求并做适当的发挥，使设计更完善。

关键词：程控；宽带；自动增益控制；AD603；AGCAbstractThedesignoftheDCpowersupply,thepreamplifiercircu itunit,gaincontrolsection,thepoweramplifiersection,SCMAGCpa rtofseveralmodules.Theinputsectionwithhigh-speedvoltagefeedbackopampOPA642asafollowertoimprovetheinput impedance,andwithoutaffectingtheperformanceoftheconditionst ingavarietyofmeasu restoreducenoiseinterferenceandsuppresshighfrequencyself-excited.Whiletakingadvantageofthevariable-gainbroadbandamplifiersAD603toimproveandexpandtheAGCgaincon trolrange,reducingthegainadjustmentstepintervalandimproveac curacybysoftwarecompensation.Poweroutputsectionusingdiscret ecomponents,improvingtheloadresistanceandtheoutputrms.Controlledinpartbythe51seriesmicrocontroller,A/D,D/Aandareferenc esourcecomponents.Passbandoftheentiresystem1kHz~20MHz,thesm allestgain0dB,themaximumgain80dB.Gainstep1dB,60dBgainwithth efollowingpresetactualgainerrorislessthan0.2dB.Undistortedo utputvoltageeffectivevalueof9.5V,4.5~5.5VoutputwhentheAGCco ntrolrangeof66dB,theapplicationmicrocontrolleranddigitalsig nalprocessingtechniquestogainpresetsandcontrol,AGCgoodstabi lity,largecontrollablerange,completedthedesignallthebasicre quirementsandmaketheappropriateplaytomakethedesignbetter.Ke ywords:programmable;broadband;AGC;AD603;AGC目录摘要2一、设计题目，要求，意义4二、方案论证与比较42.1可控增益放大器部分42.2功率输出部分72.3测量有效值部分7三、具体系统设计83.1总体设计思路83.2系统各模块电路的设计与分析103.2.1直流稳压电源103.2.2前置放大电路单元103.2.3增益控制部分113.2.4功率放大部分113.2.5自动增益控制（AGC）12四、理论分析与参数计算134.1电压控制增益的原理134.2AGC介绍134.3正弦电压有效值的计算13五、单片机软件的设计145.1软件功能145.2流程图155.3代码分析15六、抗干扰措施分析20七、误差分析及性能总结217.1误差分析217.2性能总结21八、课程设计心得与体会218.1课程设计过程218.2问题与解决方法218.3心得体会22九、参考文献23十、附录（电路图）23一、设计题目，要求，意义。

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 AmplifierAbstractThis 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 wordsProgram-controlled amplifier; operational Amplifier; SCM; gain前言在计算机数控系统中,模拟信号在送入计算机进行处理前,必须进行量化,即进行A/D 转换[ 1 ]。

基于AVR单片机的可预置程控宽带直流功率放大电路设计本文采用AVR单片机ATmegal28作为核心控制器，结合10位串行D/A芯片TLC5615、功率运放THS3092、可编程增益运放AD603以及其他相关电路，构成了可预置程控宽带直流功率放大电路。

该电路系统增益调节范围为O～60 dB，步进间距为1 dB，频带为DC～10 MHz，输出电压有效值为10 V，矩阵键盘预置增益值步进，点阵液晶显示实时电压有效值，人机界面友好，操作简单方便。

1 系统总体方案若采用可编程放大的思想，将输入的信号作为高速D/A转换器的基准电压，那么D/A转换器作为一个程控衰减器，对速度的要求很高。

同时，为了实现 O～60 dB增益可调，势必需要D/A转换器输出衰减最少60 dB以上。

假设信号源有效值低于20 mV，衰减后为20 μV，如此小的信号有可能完全被噪声淹没，或大大增加信号调理的难度。

也可采用2片AD603压控增益宽带放大器，每片实现-10～30 dB增益。

通过测试发现，AD603输出含有与增益无关的直流电压，由于项目要求频率可延伸至直流，即级与级之间不能加电容耦合隔离直流，则前级AD603输出的直流偏置会严重影响后级放大。

本文采用1片AD603，后级采用多通道继电器切换增益的方式。

AD603单片实现10～30 dB放大，后级跟随不同固定增益的放大电路来实现分段连续放大，最后达到整体增益连续可调的目的。

本设计由小信号程控放大10 dB放大及调零、带宽滤波、后级功率放大、单片机及人机交互等电路组成。

系统总体结构框图如图1所示。

程控放大电路采用一片电压控制芯片AD603实现 -10～30 dB放大。

调零放大电路采用OPA690构成10 dB同相放大器兼做静态调零电路。

宽带滤波电路采用2路7阶巴特沃斯低通滤波器分别实现DC～5 MHz和DC～10 MHz带宽限制。

后级根据不同情况分别采用OPA690和THS3092实现10 dB与18dB固定增益功率放大。

程控放大器的设计硬件课程设计任务书 (I)前言 (1)第1章程控放大器概述 (2)程控放大器的概述及应用领域 (2)AT89C52单片机概述 (2)单片机引脚图 (2)第2章电路设计及分析 (4)OP07放大器的概述 (4)DAC0832D\A转换器概述 (5)程控放大电路的设计 (7)第3章软件设计 (10)C51语言介绍 (10)程控放大器的C语言程序 (10)附录 (11)结论 (14)参考文献 (15)前言本文分析了程控放大器的大体原理和它用对模拟信号进行稳幅和稳零的方式。

并定量分析了程控信号的可调剂范围及精度。

.当改变量程时测量放大器的增益也相应地加以改变.这种转变一般是自动进行,即不需要人为的改变电路连接,而是通过软件操纵放大器增益的改变.如此能够实现仪器量程的自动切换.另外,通过改变增益的方式使系统功能增强,在核测量中,稳谱的方式之一确实是改变输入信号的放大倍数.这就需要用到数字操纵放大器,并针对该仪器要解决的具体问题要求放大器的放大倍数在必然范围内转变,而且放大倍数调剂要求精细.该文提供了这种数控放大的一种设计方案,它的放大倍数范围为~20,其倍数的调剂步长为倍。

第1章程控放大器概述程控放大器的概述及应用领域程控放大器是一种放大倍数由程序操纵的放大器，也称为可编程放大器。

在多通道或多参数的数据搜集系统中，多个通道或多个参数共用一个测量放大器。

就每一个通道的数据搜集而言，还可实现自动操纵增益或量程自动切换，因此程控增益放大器取得普遍应用。

在本次实习中别离对显示进程运用动态扫描，按键的去抖和放大进程的编程、反馈电阻来别离实现相应的功能。

本次实习中咱们所做的简单程控放大器，只是在十分基础的范围内制作和了解。

本文简单介绍了与之相关的AT89C52单片机、OP07放大器、DAC0832D\A 转换器的概况及应用。

AT89C52单片机概述AT89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复檫写的程序存储器和12B的随机存取数据存储器（RAM），器件采纳Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处置器（CPU）和Flash存储单元，功能壮大的AT89C52单片机可灵活应用于各类操纵领域。

基于单片机的程控放大器设计王烈【摘要】设计了一种基于单片机的程控放大器.设计主要包括三大部分,即以单片机、模拟开关以及所连的电阻网络作为核心,键盘输入和液晶显示模块.采用CD4053模拟开关,STC89C52单片机,用LCD128*64进行实时显示放大倍数,从而达到程控放大的目的.%A programmable amplifier based on single chip microcomputer is designed. The design mainly includes three parts, namely, the single chip microcomputer, the analog switch and the connected resistance networkas the core, the keyboard input and liquid crystal display module. UsingCD4053 analog switch, STC89C52 microcontroller, using LCD128*64 to display the magnification in real time, so as to achieve the purpose of the program controlled amplification.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】2页(P12,14)【关键词】程控增益;STC89C52系列单片机;放大器【作者】王烈【作者单位】成都理工大学信息科学与技术学院,610059【正文语种】中文随着电子信息科学与技术的不断发展，在电子电路系统上，对信号幅值或功率放大的要求日益提高，人们一直在追求信号的低失真放大。

程控放大器是利用单片机，程序化控制模拟开关的电阻网络状态，改变运算放大器的反馈电阻阻值，从而达到改变输出信号增益的大小，控制正弦波的放大倍数。

6 | 电子制作 2019年10月组成。

本设计以STC89S52单片机为控制单元，采用X9241W数字电位器作为增益放大模块反馈电阻。

硬件电路主要包含四个模块：电源模块、电路控制模块、增益放大模块以及液2 硬件电路设计■2.1 电源模块电源模块主要提供+5V 电源，为控制模块、液晶显示■2.2 控制模块电路控制模块仅需采用单片机最小系统，如图4所示，所谓单片机最小系统是指能够实现单片机工作的基本条件，主要包括单片机、电源电路、复位电路以及时钟电路。

本控制模块选用STC89S52芯片，并选用11.0592MHz 晶振为系统提供基本时钟信号；串口设计上使用P2.0与P2.1口分别模拟I 2C 通信的数据传送线SDA 和时钟控制线SCL 实现对X9241W 数字电位器的控制；P0口连接LCD1602液晶显示屏编程控制增益显示，方便增益调节；采用P2.6、P2.7以及P1口连接开关键盘作为数字0-9，并以P3.2口由中断函数控制作为确认键。

当键盘键入对应增益值，通过软件检测P1口及P2.6、P2.7的高低电平变化对增益值做赋值操作。

例如，要想得到15倍的增益，编程设置为先键入数字1，程序上通过转换令其乘以10设为增益的10位，再键入数字5作为增益值的个位，这样就得到了增益值的赋值处理，然后通过确认键，系统通过键盘检测跳入中断完成根据对应增益值数字电位器直接跳转至相应档位从而引用阻值变化实现增益调节。

图2 输出电源电路电子电路设计与方案■2.3 增益放大模块增益放大模块主要采用普通运算放大器电路来实现，选取OP37芯片作为运放芯片，OP37对增益大于5的电路进行了优化，可以使微弱电平信号得到精确的高增益放大。

该模块前级采用电压跟随电路提高输入阻抗，后级则采用四级反相比例放大电路对信号进行增益放大，并以数字电位器X9241W作为四级运放的反馈电阻。

增益放大模块在对低频小信号进行放大时，信号Vi首先经过电压跟随器阻抗隔离，之后对跟随器的输出V O1 ，进行四级放大，每级反相放大器反相端输入电阻选取2kΩ固定电阻，通过单片机对反馈端数字电位器的控制来调整增益，实现每级增益变化范围为1-5，采用四级放大电路级联来实现高增益。

基于单片机的程控放大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。

2010年7月刊人工智能与识别技术信息与电脑China Computer&Communication1. 引言随着电子技术的飞速发展，对信号处理要求的提升，信号可控放大显示出其重要性。

当输入信号为弱信号的时候，信号处理电路需要具有放大功能。

程控放大器能能够针对输入信号的强弱，选择相应的增益的大小。

在工业设计中非常重要。

2. 系统设计程控放大功能可采用诸多方式完成。

几种主流方案如下：方案1：基本的电压放大器可由运算放大器构成，其增益由反馈电阻与输入电阻之间的比例确定。

基于此原理，可通过程控改变基本运算放大器放大电路中的反馈电阻大小来改变增益。

最为直观的解决方案是由模拟开关选择多路不同阻值的电阻，使相应电阻接入反馈回路中，以达到反馈电阻的变化。

单片机可控制模拟开关的选通，从而达到程控放大的目的。

该方案明显的缺点是增益的变化是非连续的，若要使各级增益更为细化无疑要有庞大的电阻数量和较多的模拟开关。

而且模拟开关的导通电阻将会使放大器增益的精度降低，当反馈电阻较小时该影响尤为强烈。

方案2：在方案1的基础上进行改进，可利用数模转换器内部所具有的电阻网络作为反馈电阻。

电流输出型D/A 芯片的参考电压引脚和电流输出引脚之间等效于一个数控的电阻网络，该网络较为精准和易于控制。

采用该种方案的程控放大器，增益的细分程度取决于D/A 转换器的精度（即位数）。

该方案虽简化了电路的实现，提高了放大器的精度，但仍旧为增益非连续的放大器，对于对增益精度较高的应用仍不适合。

方案3：采用压控放大器。

AD603是一款较为理想的压控放大器，具有低噪声、精密控制的可变增益放大器，外围电路简单，温度稳定性高，适合于本作品的制作。

单片AD603的增益变化范围被限制在40dB ，若想增大该范围只需级联多片该芯片并配合合适的级间耦合电路即可。

该方案简单易行，实现效果好，本作品采用该方案实现程控放大。

3. 电路设计如图1[1]所示，该电路构成了0-40dB 增益可变的放大电路，带宽为30MHz 。

基于AT89S52单片机的程控放大器设计可编程放大器设计摘要本设计主要以DAC0832内部的电阻网络作为核心，利用AT89S52单片机控制所选D/A的电阻网络状态，同时利用两个独立键盘来控制正弦波的放大倍数，并利用四位数码管将其显示出来。

经过实际测量，本系统可以实现通频为20Hz~20KHz，Vpp为20mV~20V，放大0.4~100倍，且步进为0.4可调的无失真的波形放大器。

关键词:AT89S52单片机数码管放大器AbstractThe design mainly base on DAC0832's inside resistors regarding as the kernel,it is used on the AT89S52 MCU controlling the resistors' condition.At the same time,it utilizes double Individual Keys to control sinusoidal wave's amplify,additionally,four digital tube to display the concrete value.After measured,the system could make the function come true. In detail,the wave amplifier's parameter:pass band:20Hz~20KHz,Vpp:20mV~20V,amplify:0.4~100,step:0.4(adjusted no distortion).Key words: AT89S52 Micro Controller Unit digital tube amplifier目录摘要-------------------------------------------------------------2 一．核心模块的方案论证与比较---------------------------------------31.1 滤波模块-------------------------------------------------- 31.2 控制模块---------------------------------------------------31.3 显示模块-------------------------------------------------- 31.4 自动增益模块----------------------------------------------41.5 波形放大模块----------------------------------------------4 二．方案设计与总体论证---------------------------------------------4 三．单元电路分析与实现--------------------------------------------53.1 滤波模块--------------------------------------------------53.2显示模块--------------------------------------------------- 63.3 波形放大模块-----------------------------------------------73.4 自动增益模块-----------------------------------------------8 四．单片机软件设计-------------------------------------------------94.1 软件功能--------------------------------------------------94.2 流程图-----------------------------------------------------9 五．测试结果及分析--------------------------------------------------9 六．设计总结-------------------------------------------------------10 七．附录----------------------------------------------------------117.1 主要元器件清单--------------------------------------------117.2 程序清单--------------------------------------------------11第一章绪论1.1目前研究的概况和发展趋势输入端的信号在一定幅度内，从而保证整个仪表的测量精度。