程控放大器的设计

《电子线路》课程设计设计报告题目：程控放大器的设计班级: 电子工程姓名: XXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师: XXXXXX2012年6月摘要本次课程设计的目的是通过设计与实验，了解实现程控放大器的方法，进一步理解设计方案与设计理念，扩展设计思路与视野。

对微弱信号的程控放大，传统的方法是采用可软件设置增益的放大器如AD8321芯片，但该类放大器价格较高且选择档位较少。

采用数字电位器或者模拟开关和AD 组成的多档位、低成本的程控放大器可克服以上缺点，但是模拟开关具有较大的噪声且存在偏置电阻，精度不高使用D/A 内部电阻实现可变电阻也是较为常用的方法，利用DAC 内部精密电阻网络作为运放的反馈电阻提高了放大精度，但这种方案难以实现连续调节。

关键字：程控放大模拟开关DAC目录一、内容提要 (4)二、设计任务和要求 (4)三、总体方案选择的论证 (4)四、单元电路的设计、元器件选择和参数计算 (8)五、绘出总体电路图，并说明电路的工作原理 (10)六、组装与调试，内容含： (12)七、所用元器件的编号列表。

(15)八、设计总结： (18)九、列出参考文献 (18)程控放大器设计一、内容提要随着计算机的应用，为了减少硬件设备，可以使用可编程增益放大器（PGA:Pmgrammable Gain Amplifier)。

它是一种通用性很强的放大器，其放大倍数可以根据需要用程序进行控制。

采用这种放大器，可通过程序调节放大倍数，使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度。

所谓量程自动转换就是根据需要对所处理的信号利用可编程增益放大器进行倍数的自动调节，以满足后续电路和系统的要求。

可编程增益放大器有两种——组合PGA和集成PGA。

二、设计任务和要求设计和实现一程控放大器，指标要求：1、增益在10～60dB之间，以10dB步进可调；2、当增益为40dB时，－3dB带宽≥40kHz.3、电压增益误差≤10％；4、最大输出电压≤10V。

基于单片机的程控放大器设计单片机是一种集成电路，它可以通过编程实现各种功能。

在现代电子技术中，单片机被广泛应用于各种电子设备中，包括程控放大器。

程控放大器是一种电子设备，它可以通过编程实现各种放大器功能，例如音频放大器、视频放大器等。

本文将介绍基于单片机的程控放大器设计。

1. 程控放大器的基本原理程控放大器是一种电子设备，它可以通过编程实现各种放大器功能。

它的基本原理是利用单片机控制放大器的各种参数，例如增益、频率响应等。

通过编程，可以实现各种放大器功能，例如音频放大器、视频放大器等。

2. 单片机的基本原理单片机是一种集成电路，它可以通过编程实现各种功能。

它的基本原理是利用微处理器、存储器、输入输出接口等组成一个完整的系统。

通过编程，可以实现各种功能，例如控制电机、控制灯光等。

3. 基于单片机的程控放大器设计基于单片机的程控放大器设计需要考虑以下几个方面：（1）单片机的选择：选择适合的单片机是设计的第一步。

需要考虑单片机的性能、存储器容量、输入输出接口等因素。

（2）放大器电路的设计：放大器电路是设计的核心部分。

需要考虑放大器的增益、频率响应等参数。

（3）单片机程序的设计：单片机程序是设计的关键部分。

需要编写程序实现放大器的各种功能。

（4）测试与调试：测试与调试是设计的最后一步。

需要对设计的程控放大器进行测试与调试，确保其正常工作。

4. 程控放大器的应用程控放大器可以应用于各种电子设备中，例如音频放大器、视频放大器等。

它的优点是可以通过编程实现各种功能，具有灵活性和可扩展性。

5. 总结基于单片机的程控放大器设计是一种先进的电子技术，它可以通过编程实现各种放大器功能。

设计时需要考虑单片机的选择、放大器电路的设计、单片机程序的设计、测试与调试等方面。

程控放大器可以应用于各种电子设备中，具有灵活性和可扩展性。

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。

程控增益放大器的几种通用设计方法程控增益放大器是一种通过调节控制电路的增益来实现放大器的增益调节的电路。

它通常由一个放大电路和一个控制电路组成，通过控制电路中的某个参量来调节放大电路的增益。

本文将介绍几种常用的程控增益放大器的设计方法。

1. 反馈电路设计方法反馈电路设计是一种常用的程控增益放大器设计方法。

它通过在放大电路中加入反馈电路，通过调节反馈电路的参数来实现对放大电路增益的控制。

常用的反馈电路包括电压反馈和电流反馈。

电压反馈是通过将输出信号与输入信号相减后进行放大，然后再与输入信号相加，从而实现对放大电路增益的控制。

电压反馈的优点是可以灵活地调节放大电路的增益，但缺点是会引入额外的噪声。

电流反馈是通过测量输出电流与输入电流的比值，然后根据这个比值调整放大电路的增益。

电流反馈的优点是可以提高电路的线性度和稳定性，但缺点是对输入电流的要求比较高。

2. 可变电阻设计方法可变电阻是另一种常用的程控增益放大器设计方法。

它通过控制电路中的可变电阻来改变放大电路的增益。

常用的可变电阻有可变电阻器和可变电容器。

可变电阻器是一种能够改变电阻值的电阻器，通过调节可变电阻器的电阻值来改变放大电路的增益。

可变电容器是一种能够改变容值的电容器，通过调节可变电容器的容值来改变放大电路的增益。

可变电阻设计方法的优点是简单易用，但缺点是对电阻或电容器的选择和调节要求较高。

3. 模拟开关设计方法模拟开关是一种通过开关的开启和关闭来控制信号的传输的电路。

它通过控制开关的状态来改变放大电路的增益。

常用的模拟开关包括二极管开关和场效应晶体管开关。

二极管开关是一种利用二极管的导通和截止特性来控制信号传输的电路，通过控制二极管的导通和截止来改变放大电路的增益。

场效应晶体管开关是一种利用场效应晶体管的开启和关闭来控制信号传输的电路，通过控制场效应晶体管的开启和关闭来改变放大电路的增益。

模拟开关设计方法的优点是可以实现高速开关，但缺点是对开关的驱动电路要求较高。

基于单片机的程控放大器设计引言：程控放大器是一种能够通过控制电子元件的放大倍数的放大器。

它可以根据输入信号的大小来自动调整放大倍数，以便在不同场景下提供最佳音频输出。

本文将介绍基于单片机的程控放大器的设计原理和实现方法。

一、设计原理基于单片机的程控放大器的设计原理基于负反馈原理。

在放大器电路中，通过将一部分输出信号反馈到输入端，可以有效地控制放大倍数。

单片机作为控制核心，通过对输入信号进行采样和处理，然后控制反馈电路中的放大倍数，以达到自动调节的目的。

二、设计步骤1. 硬件设计：a. 选择合适的单片机：根据需求选择具备足够计算能力和IO口数量的单片机。

b. 连接放大器电路：将单片机的IO口与放大器电路进行连接，以实现对反馈电路的控制。

c. 添加输入和输出接口：将音频输入和输出接口与放大器电路相连接，以实现信号的输入和输出功能。

2. 软件设计：a. 初始化设置：在单片机上进行初始化设置，包括IO口的配置、时钟的设置等。

b. 采样输入信号：使用单片机的ADC模块对输入信号进行采样，获取输入信号的大小。

c. 处理输入信号：对采样到的输入信号进行处理，如滤波、放大等操作。

d. 计算放大倍数：根据处理后的输入信号大小，计算出对应的放大倍数。

e. 控制反馈电路：通过单片机的IO口控制反馈电路中的放大倍数，实现自动调节功能。

f. 输出信号：将经过放大后的信号输出到音频输出接口，以供外部设备使用。

三、实现方法1. 硬件实现：a. 选择合适的单片机：根据需求选择性能稳定、易于编程的单片机。

b. 连接放大器电路：根据放大器电路的设计原理，将单片机的IO 口与反馈电路进行连接。

c. 添加输入和输出接口：根据需求添加音频输入和输出接口，以实现信号的输入和输出功能。

2. 软件实现：a. 编写初始化代码：根据单片机的型号和规格，编写初始化代码，进行IO口和时钟的配置。

b. 编写采样代码：使用单片机的ADC模块进行输入信号的采样，获取输入信号的大小。

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。

程控增益放大器的几种通用设计方法1、负反馈设计方法负反馈设计是一种通用的方法，可以用于实现各种不同的放大器，包括程控增益放大器。

其主要思想是在电路中添加一个反馈回路，将反馈信号与输入信号进行比较，然后根据差异制定控制策略，调整输出信号和放大器的增益。

负反馈电路可以降低电路的失真和噪声，并提高增益的稳定性和线性度。

2、差分设计方法差分设计也是一种常用的设计方法，可用于实现高增益、高速度、低噪声和宽带的放大器。

差分设计是指将输入信号分成两路，分别与两个相反极性的放大器级联，再通过一个差分输出极限电路把它们重新组合成一个差分输出信号。

差分放大器可以在差分方式下提高信号的共模抑制比，并将噪声和失真降到最小。

3、可变增益设计方法可变增益设计是一种典型的程控放大器设计方法。

它主要是通过改变放大器的增益系数，从而调整输出信号的大小。

可变增益主要有两种方式：电子开关和可变电压控制器。

电子开关是一种开关式单管放大器，其具有极高的带宽、快速响应和较低的噪声；可变电压控制器则是一种器件，利用其基端的电流来控制器件的输出阻抗，从而调整放大器的增益。

宽带设计方法是一种用于实现大带宽的放大器的设计方法。

它主要是通过优化放大器的频率响应和增益平坦度，从而实现高带宽。

宽带放大器一般采用直接耦合放大器，其特点是带宽宽、响应快、噪声低和失真小。

为了降低失真，还可以采用负载拉调和反馈电路。

5、电容-电阻设计方法电容-电阻设计方法是一种常用的放大器设计方法，适合于高阻抗、低功耗的放大器。

电容-电阻放大器主要是利用电容和电阻对输入信号进行滤波和分离，从而实现对输出信号进行放大。

电容-电阻放大器的特点是带宽小、增益稳定性好、噪声低、输出振荡小。

程控放大器设计者钟小龙0910920417邢然0910920413程控放大器1．目的利用单片机控制放大器的放大倍数，根据要求修改放大器的放大倍数。

2．系统组成单片机显示放大电路按键图1 系统组成3．基本设计要求 放大器输入为Vpp （峰峰值）0～100mV ，根据按键输入控制放大器放大倍数为1、10、100倍三档，并将放大倍数进行显示。

放大输出信号不失真频率可达10KHz 。

一.设计电路图二.实验原理此次程控放大器的设计是基于单片机AT89c51的设计，芯片用的是DAC0832,放大部分用的是运放OP07,在此电路中还用到了两个74HC573锁存器用来实现锁存的功能。

三.实验所用器材1芯片 DAC0832DAC0832是采样频率为八位的D/A转换器件,下面介绍一下该器件的中文资料以及电路原理方面的知识。

DAC0832内部结构资料:芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。

D/A转换结果采用电流形式输出。

要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。

运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接。

该片逻辑输入满足TTL电压电平范围，可直接与TTL电路或微机电路相接，下面是芯片电路原理图图：点击可放大。

或下载放大。

DAC0832引脚图和内部结构电路图dac0832应用电路图:DAC0832引脚功能说明：DI0~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。

CS：片选信号输入线，低电平有效。

WR1：为输入寄存器的写选通信号。

XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。

WR2：为DAC寄存器写选通输入线。

Iout1:电流输出线。

当输入全为1时Iout1最大。

Iout2: 电流输出线。

其值与Iout1之和为一常数。

Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻.Vcc:电源输入线 (+5v~+15v)Vref:基准电压输入线 (-10v~+10v)AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地. DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好.四.实验实物图。

目录一．程控放大器的设计1.题目要求及分析 (1)2.参数计算 (1)3.芯片选择 (2)4.仿真电路图 (3)二．焊接三．测试过程1.设备仪器、工具及附件 (4)2.测试组成框图 (4)3.测试方法 (4)4.数据记录及分析 (5)程控放大器一．程控放大器的设计1.题目要求及分析：设计一个多级程控放大器，放大倍数分别为50、500、2000、5000倍。

要求采用模拟电位器控制，可放大mv级信号。

可以用拨码开关或按键组合控制。

根据题目要求，以及实际情况可知，一级放大很难满足2000,5000倍放大，所以我打算采用两级放大，均为反向放大器，两级输出即为同向。

所以我采用两级级联的方式设计电路。

同时，输入信号有毛刺，所以采用滤波电路对输入信号进行处理，可以使结果更加准确。

2.参数计算增益的计算：R11kR25K 3267481U3OP07-12VU3(V+)R8510放大器的放大倍数：A V= -R2/R1;通过开关选择不同的输入电阻，保持反馈电阻不变，可以实现不同的放大倍数。

相位差的计算：在两信号频率相同的情况下：。

相位差=(两周期相差的格数/一个周期的格数)*3603.芯片选择运算放大器我选择的是OP07，题目要求是放大倍数5000以上，音频段为20Hz--20KHz，OP07的带宽增益积为1M。

若工作频率为20KHz，则正常放大的倍数最大为1M/20K=50倍(BW=f s*G)，电路通过级联得到，第一级放大5,50倍，第二级放大10,40,100倍。

所以5000倍（50*100）的时候正常工作的最大频率只能为10KHz，但是是满足题目要求的。

所以可以选择OP07运算放大器。

滤波电路：我采取的是以下滤波电路，电容采取的的1uf，100uf。

一大一小两个电容并联一般要求相差两个数量级以上以获得更大的滤波频段，一般大电容滤低频波，小电容是用来滤除高频干扰的，使输出电压纯净，电容越小，谐振频率越高，可滤除的干扰频率越高。

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。