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●集成电路应用 程控增益放大器和自动调整增益放大器的设计武汉华中理工大学自控系(430074) 王俊杰 黄心汉摘 要:在很多信号采集系统中都需要进行量程切换,最常用的方法就是调整放大器的增益;在很多场合需要用软件来控制放大器增益,或者放大器能自动调整增益。
结合一些新近推出的集成芯片,给出了实现这两种放大器的一些实用电路。
关键词:程控增益放大器 自动调整增益放大器 D A 在很多信号采集系统中,信号变化的幅度都比较大,如果采用单一的放大增益,那么放大以后的信号幅值有可能超过A D 转换的量程,所以必须根据信号的变化相应调整放大器增益。
在自动化程度要求较高的系统中,用手工切换电阻来改变放大器增益的方法是不可取的,这就希望能够在程序中用软件控制放大器的增益,或者放大器本身能够自动调整增益到合适的范围。
下面介绍几种采用不同方案设计的程控增益放大器和自动调整增益放大器。
1 使用具有程控增益放大功能的集成芯片近年来,一些著名的模拟器件生产厂家,如AD (A nalog D evice )公司、BB (BU RR -BROWN )公司等都推出了一系列具有程控增益功能的芯片。
表1列出了几种常见型号。
表1 具有程控增益功能的常见集成芯片芯片名称公司可选的放大增益PGA 102103BB 公司1,10,100PGA 203BB 公司1,2,4,8PGA 202 204BB 公司1,10,100,1000AD 365(带采样保持)AD 公司1,10,100,500AD 524AD 公司1,10,100,1000AD 75068(8通道)AD 公司1,2,4,8,16,32,64,128图1 程控增益放大器电路图这些芯片的性能优越,使用方法简单明了,只需很少的外围器件就能构成一个完美的程控增益放大器。
这里给出由PGA 203构成的程控增益放大器的电路图,如图1所示。
在这里,所有的电源都应当通过一个1ΛF 的钽电容接到模拟地;因为11脚和4脚上的任何电阻都会引起增益误差,所以它们的连线应当尽可能短。
程控高增益选频放大器设计报告[摘要]：本文介绍的选频放大器是以单片机AT89s52为核心,通过控制X9C103P和选频电路模块以及AD603来实现选频和高增益放大功能。
该程控高增益选频放大器不仅具有对信号进行选频、放大的功能,还可以实现高增益,以及精确到1HZ的步进调节,具有较高的性能指标。
[关键词]：程控放大器 AT89s52 X9C103P AD603一、方案设计及论证1、选频模块设计方案论证与选择方案一:采用状态变量滤波器进行选频 该滤波电路的选频效果很好,但是由于放大倍数A和中心频率f以及带宽B互相制约,即B与放大倍数A成正比,当B在100Hz之内,f在1300Hz到3100Hz之间变化时,放大倍数A会很大,会使信号波形发生畸变失真。
另一种方法是采用文氏桥式选频放大器电路作为选频网络以及信号放大。
由于它的品质因数Q和放大倍数A成正比,当需要得到很窄的频带B就需要相当大的品质因数Q,即放大倍数A随Q的增加而增大,当Q很大时同样会造成信号波形失真。
方案二:为了克服通频带宽度B,品质因数Q和放大倍数A的相互制约,我们选用“带通滤波器”电路来进行信号选频,此电路可以实现对信号中心频率、放大倍数、通频带宽度的独立调节,三者互不影响。
传统选频电路的品质因数受增益的制约,为使信号不失真通频带都很宽,选频效果很差,而“带通滤波器”恰好可以克服这个缺点,可实现在增益唯一、中心频率可调的条件下,仍有很大的品质因数,使通频带很窄可低于100Hz甚至更低。
这只需要调节变阻器的电阻值就可以实现。
综上所述,我们选择方案二，采用“带通滤波器”作为选频模块的核心可以达到很高的指标要求。
2、高增益程控放大模块计方案论证与选择方案一:通过多级放大器级联的形式实现高增益(当反馈电阻采用数字电位器时,就可以达到程控功能),但这样放大效果很差,各级放大电路互相干扰影响,增益倍数会比理论值下降很多。
且多级级连电路复杂,不确定因素很多,不易控制。
程控增益放大器的几种通用设计方法1. 引言1.1 引言程控增益放大器是一种常用的电子元器件，能够对输入信号进行放大，从而实现信号处理和传输。
在现代电子技术领域，程控增益放大器应用广泛，可以用于音频放大、信号采集、通信系统等多个领域。
在设计程控增益放大器时，需要考虑到电路的稳定性、放大倍数、输出功率等因素。
根据不同的需求和应用场景，可以采用不同的设计方法来实现。
本文将介绍几种通用的设计方法，包括反馈电路设计、桥式电路设计和共源共漏极电路设计。
通过深入研究这些设计方法，可以帮助工程师们更好地理解程控增益放大器的原理和工作方式，从而在实际应用中更加灵活地进行设计和调试。
希望本文能为读者提供有益的参考和指导，帮助他们在工程实践中取得更好的成果。
2. 正文2.1 设计方法一：反馈电路设计反馈电路是程控增益放大器设计中常用的一种方法。
通过在放大器的输入端和输出端之间引入反馈回路，可以有效地控制放大器的增益、带宽和稳定性。
反馈电路分为正反馈和负反馈两种类型，其中负反馈是应用最为广泛的一种。
在设计反馈电路时，首先需要选择合适的放大器结构和反馈类型。
常用的放大器结构包括电压放大器、电流放大器和功率放大器。
而在选择反馈类型时，需要考虑到设计的目的和性能要求，比如希望增加放大器的带宽就需要采用带宽增强型反馈电路。
在设计反馈电路时，还需要注意反馈回路的稳定性和相位裕度。
通过合理设计反馈网络中的元件参数，可以提高放大器的稳定性和抑制干扰。
还需要考虑反馈电路的线性度和降噪能力，以确保放大器输出的信号质量。
反馈电路是一种有效的设计方法，可以帮助提高放大器的性能和稳定性。
在实际应用中，设计者需要根据具体需求选择合适的反馈类型和参数，以实现最佳的设计效果。
2.2 设计方法二：桥式电路设计桥式电路设计是一种常用的程控增益放大器设计方法，具有较好的性能和稳定性。
在桥式电路设计中，通过合理选择电阻和电容的数值，可以实现放大器的特定增益和频率响应。
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SummaryThis 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 circuitThis 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 sparepart.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目录前言第一章MCS-51单片机及其扩展1．1MCS-51系列单片机系统结构1．2MCS-51单片机的扩展第二章多路转换开关简介第三章数控增益放大器的基本原理第四章测量放大器4．1 测量放大器的原理4．2 测量放大器的选择4．3 测量放大器在数控增益放大器中的应用第五章数控增益放大器实例5．1 PFA100多路输入数控增益运算放大器5．2 AD612/614数控增益测量放大器5．3 程序示例结束语致谢参考文献前言随着近代超大规模集成电路的出现，微处理器及其外围芯片有了迅速的发展。
电子技术课程设计报告（一）程控增益放大器设计院系：电气与信息工程学院专业：电子信息工程班级：11-2班姓名：学号：黑龙江工程学院电气与信息工程学院目录目录 (1)第1章系统设计 (2)1.1设计要求 (2)1.1.1设计任务 (2)1.1.2技术要求 (2)1.2方案比较 (2)1.3 方案论证 (3)1.3.1 总体思路 (3)1.3.2 设计方案 (3)第2章主要电路设计与说明 (5)2.1 CD4052芯片说明 (5)2.2 TL082 (5)2.3主要电路的设计 (6)第3章系统的安装、调试与参数测量 (8)3.1系统的安装 (8)3.2调试 (8)3.3参数测量 (9)3.3.1 测量数据与理论数据 (9)3.3.2 误差分析 (9)第4章结论、修改意见及心得体会 (10)4.1 结论 (10)4.2 修改意见 (10)参考文献 (11)附录 (12)第1章 系统设计1.1设计要求1.1.1设计任务设计一个程控增益放大器，要求提供总体设计方案，画出各单元及总体电路图，计算元件参数，安装并调试电路。
写出设计总结报告。
1.1.2技术要求1) 增益调整为：1倍、2倍、5倍、和10倍4档；2) 由拨码开关切换增益；3) 10倍增益带宽为20KHz ；1.2方案比较方案一：采用由同相比例放大器构成的程控增益放大器，如图1.2.1：图1.2.1 电磁继电器法通过切换电阻R 的值，从而改变放大倍数RR 1A f +=。
f R 的切换通过继电器开关来切换。
这种方案由于继电器尺寸过大，工作慢，效率低、线圈还需要大的能量，所以工作电流大，并且存在电磁辐射，所以这种方案不可取。
方案二：依然采用同相比例放大器构成的程控增益放大器，如图1.2.2：图1.2.2 模拟开关方法两路模拟开关的控制端接在一起，并用电压跟随器跟随输出端，这样的设计不仅解决了模拟开关导通电阻对电路精度的影响，并且达到了正比例放大电路的要求。
随着半导体工艺技术的快速发展，射频电路器件的设计已逐渐形成无线通信发展的一个新潮流，也成为射频全芯片集成电路方面一个新的研究热点。
低噪声放大器（Low Noise Amplifiers, LNA），就是用于便携式通信、蓝牙系统、卫星通信系统、相阵雷达系统等无线通信设备接收系统中的关键器件之一，其噪声、功率增益、信号带宽以及动态范围等性能直接影响着整个射频接收系统。
因此，进行LNA 设计技术的研究和积极探索对于射频集成电路设计和高性能、低成本的无线产品开发都具有很重要的意义。
根据目前射频通信电路的发展状态和趋势，本文主要进行了接收机的射频前端可增益低噪声放大器的研究和设计。
以此为导向，开展了LNA相关知识资料的搜集、分析和拓扑结构与版图的设计、优化以及芯片测试研究等工作。
并根据电路结构提出了参数优化方案，取得了比较满意的设计效果，最终设计出了性能指标较好的低噪声放大器。
关键词：射频通信电路，低噪声放大器，可变增益放大器。
ABSTRACTAs the semiconductor process develops rapidly, it gradually becomes a new trend in development of Radio frequency circuit component's design, and it becomes to be a new research region and hotspot in RF whole wafer IC design. LNAs are one of the key components in wireless communication equipments, such as portable communic ation, blue-tooth system, satellite communication system, phase array radar system etc. Its performances such as noise figure, power gain, signal bandwidth and SFDR will directly have an effect on the whole RF system. So it has important significance to do profound research and exp loiture of LNA for RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit) design and low cost, high performace wireless products.According to present radio communication electric circuit's development condition and tendency, This article has mainly conducted receiver's low noise amplifier research and the design.low noise amplifiers noise performance, circuit topology design, circuit layout design, performance optimization and the test techniques of device are deeply researched and made a more systematic analysis and study in the paper, the parameter optimization methods also are demonstrated, which got the satisfying results. At last, a better performance, well worked LNA in all kind of technical specifics is designed.Key works : radio communication electric circuit, low noise amplifiers, variable gain amplifier第一章绪论....................................................... - 1 -1.1 通信系统的组成 ............................................ - 1 -1.2 移动通信的射频设计 ........................................ - 2 -1.3 射频设计在移动通信机设计中的重要地位 ...................... - 3 - 第二章低噪声放大器的基本理论..................................... - 4 -2.1 射频小信号放大器电路的主要技术指标 ........................ - 4 -2.1.1 增益................................................. - 4 -2.1.2 通频带............................................... - 5 -2.1.3 选择性............................................... - 5 -2.1.4 线性范围............................................. - 6 -2.1.5 隔离度和稳定性....................................... - 8 -2.1.6 噪声系数............................................. - 8 -2.2 低噪声放大器基本拓扑结构分析 ............................. - 10 -2.2.1 共发射级结构LNA .................................... - 10 -2.2.2共基极结构LNA ....................................... - 10 -2.2.3两级结构双极型LNA ................................... - 11 - 第三章增益射频放大器的硬件设计.................................. - 12 -3.1硬件连接图................................................ - 12 -3.2电路所需芯片简介.......................................... - 12 -3.2.1 8031芯片简介 ....................................... - 12 -3.2.2芯片AD625简介： .................................... - 15 -3.2.3 芯片AD7502简介..................................... - 20 - 第四章系统软件设计.............................................. - 24 -4.1软件完成主要功能.......................................... - 24 -4.2 程序框图 ................................................. - 24 -4.3 软件程序 ................................................. - 25 -4.4 实验与调试 ............................................... - 25 - 第五章射频放大器其它设计方案.................................... - 26 -5.1 自动增益控制技术 ......................................... - 26 -4.2可变增益放大器............................................ - 28 - 总结............................................................. - 30 - 参考文献......................................................... - 31 - 致谢............................................................. - 32 - 附录一：......................................................... - 33 - 附录二：......................................................... - 34 -第一章绪论近30年来无线移动通信是电子信息产业中发展最为迅速的一个分支。
程控放大器 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解程控放大器的基本原理，掌握其主要组成部分及功能。
2. 使学生掌握程控放大器的参数调整方法，能够分析并优化程控放大器的性能。
3. 引导学生了解程控放大器在不同领域的应用，拓展知识视野。
技能目标：1. 培养学生动手搭建和调试程控放大器的能力，提高实践操作技能。
2. 培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力，提高问题解决技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发学习热情，养成主动探究的习惯。
2. 培养学生团队合作意识，学会与他人共同解决问题，提高沟通与协作能力。
3. 引导学生认识到程控放大器在我国科技发展中的重要作用，培养国家荣誉感和使命感。
课程性质分析：本课程为电子技术领域的一门实践性较强的课程，旨在使学生掌握程控放大器的原理、应用和调试方法。
学生特点分析：高二年级学生具备一定的电子技术基础，思维活跃，动手能力强，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：1. 结合课本知识，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 以学生为主体，注重启发式教学，引导学生主动探究和解决问题。
3. 注重培养学生的团队合作意识和沟通能力，提高学生的综合素质。
二、教学内容1. 程控放大器原理- 线性放大器与非线形放大器的区别与联系- 程控放大器的基本工作原理- 程控放大器的优势及应用场景2. 程控放大器组成与功能- 程控放大器的核心组件：运算放大器、模拟开关、数字电位器等- 各组成部分的作用及其相互关系- 程控放大器的主要性能参数3. 程控放大器参数调整与性能优化- 参数调整方法：增益、带宽、线性范围等- 性能优化策略：降低噪声、提高稳定性等- 实际应用案例分析4. 程控放大器应用实例- 在信号处理、通信、音频等领域的应用案例- 程控放大器在高新技术领域的应用前景- 创新实践：设计与实现一个简易程控放大器5. 实践操作与团队协作- 动手搭建和调试程控放大器- 团队合作，共同解决问题- 撰写实践报告，分享学习心得教学内容安排与进度：第1-2周：程控放大器原理及优势第3-4周：程控放大器组成与功能第5-6周：参数调整与性能优化第7-8周：应用实例分析与实践操作第9-10周：团队协作、总结与反思教材章节及内容：第三章第二节：线性放大器与非线形放大器第三章第三节：程控放大器原理与组成第三章第四节：程控放大器参数调整与性能优化第三章第五节：程控放大器应用实例及实践操作三、教学方法1. 讲授法：- 对于程控放大器的基本原理、组成部分和性能参数等理论知识，采用讲授法进行教学，帮助学生建立系统的知识体系。
程控增益放大器的几种通用设计方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：程控增益放大器是一种能够根据输入信号的特点自动调整增益的放大器，它在许多领域都有着广泛的应用，比如音频处理、通信系统等。
不同的设计方法可以带来不同的性能和特点，下面将介绍一些关于程控增益放大器的几种通用设计方法。
一、反馈式程控增益放大器反馈式程控增益放大器是一种常见的设计方法，它通过负反馈来调整增益。
当输入信号偏离设定值时，反馈回路会对放大器进行调节，使输出信号回到设定范围内。
这种设计方法具有简单、稳定的特点，适用于一些对放大器性能要求不是很高的场景。
二、压控式程控增益放大器压控式程控增益放大器采用了压控元件来调整增益，比如压敏电阻、光电二极管等。
当输入信号发生变化时，压控元件的阻值也会随之变化，从而改变放大器的增益。
这种设计方法具有高速响应、精确控制的特点，适用于一些对放大器性能要求比较高的场景。
三、数字控制式程控增益放大器数字控制式程控增益放大器采用数字信号处理技术来实现增益的调整，通常配合DAC （数模转换器）和微控制器来实现。
这种设计方法具有灵活、精确度高的特点，能够实现复杂的信号处理和控制算法，适用于一些对放大器性能要求非常高的场景。
四、自适应滤波式程控增益放大器自适应滤波式程控增益放大器是一种结合了自适应滤波技术的设计方法，通过对输入信号进行分析和处理，实现对增益的自适应调整。
这种设计方法能够很好地适应信号环境的变化，具有较强的抗干扰能力和自适应性，适用于一些复杂的信号处理场景。
不同的设计方法可以带来不同的性能和特点，对于不同的应用场景，我们可以选择合适的设计方法来实现程控增益放大器。
我们也可以根据实际需求进行混合设计，以满足更加复杂和多样化的应用需求。
希望通过这些设计方法的介绍，能够对程控增益放大器的设计有所帮助。
第二篇示例：程控增益放大器是一种能够根据输入信号的特性来调节增益的放大器，其在许多电子设备中都起着重要的作用。
程控增益放大器的几种通用设计方法6篇第1篇示例：程控增益放大器是一种可以根据控制信号来调节放大倍数的放大器，通常用于音频设备或通信设备中。
它在许多应用场景中都发挥着重要作用，比如在音频混音台中对不同信号进行调节、在通信系统中动态地调节信号的增益等。
要设计一个高性能的程控增益放大器，需要考虑多个方面的因素，包括放大器的稳定性、带宽、增益范围、失真和噪声等。
在此，我们将介绍几种通用的设计方法，以帮助工程师们更好地设计程控增益放大器。
一种常见的设计方法是使用可变增益放大器芯片。
这种芯片通常集成了控制电路和放大电路，可以方便地实现程控增益功能。
工程师们只需要按照芯片厂家提供的设计指南进行设计，通常只需要很少的外部元件即可完成设计。
这种设计方法具有成本低、易于实现的优点，适用于一些对性能要求不是很高的场合。
另一种设计方法是使用集成运算放大器和调节电阻网络。
通过调节电阻网络的阻值，可以实现对增益的控制。
这种方法的优点是可以灵活地调整增益范围，同时可以根据需要选择不同的运算放大器以实现更高的性能要求。
但是这种设计方法需要对电路的稳定性和噪声进行较为细致的分析和优化。
还有一种设计方法是使用数字控制的程控增益放大器。
这种设计方法将控制电路部分用数字信号处理的方式实现，可以实现更精确的控制和更复杂的功能。
通常需要搭配数字模拟转换器和微控制器等器件，同时需要编写控制算法。
这种设计方法的特点是可以实现更高的精度和更复杂的控制功能，但是相对复杂度也更高。
除了以上介绍的几种设计方法外，还有一些其他的设计方法，比如使用特殊的调节元件或者非线性元件实现程控增益放大器。
不同的设计方法适用于不同的场合，工程师们可以根据具体的需求和资源选择合适的设计方法。
在实际设计过程中，需要充分考虑电路的稳定性、带宽、失真和噪声等指标，通过合理选择元件、优化电路结构和控制算法等手段来实现设计要求。
还需要进行充分的仿真和测试，确保设计的程控增益放大器能够满足实际应用需求。
