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自动增益控制放大器.

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2014年全国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题目编号：H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：本设计以可变增益放大器VCA810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。

系统主要由可变增益放大器、MSP430单片机、AGC电路、功放电路、检波电路、比较器、噪声检测电路等组成。

将输入信号经程控放大器进行调理归一处理，输入给程控增益调整放大器VCA810，将信号放大输出，通过有效值检波电路检测输出信号，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VCA810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：VCA810 MSP430 有效值检测自动增益控制（AGC）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AGC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AGC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。

方案二：采用可变增益放大器和单片机结合，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直流电压，通过DA转化，对放大器的放大倍数精确调整，从而实现输出电压的恒定。

方案一理论简单，只有硬件电路，制作起来相对容易，但其理论低端，精度不够，没有创新，通用性不好；方案二控制精确，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。

但需要软硬件配合，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3了良；好的基础，，应用比较广泛，各种技术都比较成熟。

方案二：采用TI公司的MSP430。

MSP430是一个16 位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，基于闪存的产品系列，具有最低工作功耗，在1.8V-3.6V 的工作电压范围内性能高达25MIPS。

包含一个用于优化功耗的创新电源管理模块。

由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段。

方案一采用MCS-51控制简单，但资源有限，功能实现有困难，而且需要大量外扩单元；而方案二MSP430资源丰富，操作语言灵活，但对编程的要求有所提高。

综合考虑下，我们采用MAP430作为我们的主控制器。

1.3 程控可变增益放大器方案一：LM358是由两个独立的高增益运算放大器组成。

可以是单电源工作，也可以是双电源工作，电源的电流消耗与电源电压大小无关。

应用范围包括变频放大器、DC增益部件和所有常规运算放大电路。

利用模拟开关CD4051程控切换运算放大器反馈电阻从而改变放大器的增益，到达程控调理信号，将输入信号从10mV~5V的信号调理到0~3.3V的范围，以便后续电路处理。

该方案电路简单，单片机控制模拟开关程控调节增益方便，确点是：模拟开关的导通电阻较大（1KΩ）并且随着频率的变化而变化，增益出现非线性。

方案二：由于输入信号在10mV~5V变化，范围较大，所以利用程控可变增益放大器分段放大。

程控可变增益放大器采用OP07作为可变增益放大器的放大芯片，它是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。

由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。

程控可变增益放大器采用单片机控制四路继电器合理切换，达到自动分段测试输入信号，将输入信号调理到0.2V~1.4范围内，以便后续电路处理。

方案二具有低噪声、高增益的特性，而且调节方便，增益线性好，性能较方案一好，所以采用第二方案。

1.4 AGC电路方案一：采用AD603。

它提供精确的引脚可选增益，90 MHz带宽时增益范围为-11 dB至+31 dB，9 MHz带宽时增益范围为+9 dB至+51 dB。

用一个外部电阻便可获得任何中间增益范围。

两片AD603级联时，总增益的控制范围为84.28db。

图1.1 采用AD603的AGC电路方案二：采用VCA810。

可变增益放大器VCA810提供了差分输入单端输出转换，用来改变高阻抗的增益控制输入超过- 40DB增益至+40 dB的范围内成dB/ V的线性变化。

从±5V电源工作，将调整为VCA810的增益控制电压在0V输入- 40DB 增益在-2V输入到+40 dB。

图1.2 采用VCA810的AGC电路相比之下，VCA810应用要简单些，调试起来方便些，电压也限制在+—5V，不会有+10V比较符合之前的电路设计风格，对噪声的控制上，1片VCA810的性能要优于2片AD603。

综合考虑下，选择方案二。

1.5功放电路方案一：采用TPA3112D1集成功放，TPA3112D1是一款具有SpeakerGuardTM 的25W单声道、无需外加滤波器的D类音频放大器，运用在电视和消费类音频设备中。

该芯片供电范围为8V~26V；采用H桥作为功率输出级，使得其可在输出没有传统的LC滤波器的情况下直接驱动感性负载；输入的音频信号可以是差分形式，其中在24V 供电情况下，满负载驱动8Ω的桥接式扬声器，声音失真杭率仅为0.1%。

方案二：采用LF353运放作为输入级，LF353的总体电路设计还是比较简洁的，在功率运算放大器设计中是主流：输入放大级是由两只P 沟道JFET 组成的共源极差分电路，并且用镜像恒流源做负载来提高增益；在输入差分放大级和主电压放大级之间是一个由射极跟随器构成的电流放大级，用来提高主电压放大级的输入阻抗和共源极差分电路的负载增益.。

采用IAF530作为出极，它具有输出阻抗低，输出电流大的特点。

方案一为集成模块，使用方便，但其功率不够，幅度太大；方案二虽需要自己设计电路，但整个电路具有输入阻抗高输出阻抗低、声音失真小，完全适合600欧的负载到8欧负载的变化。

故选用方案二。

2.1系统整体设计框图可变增益放大器A G C单片机比较器A D 637 检波功放检波D A显示键盘噪声检测输入10m V噪声2V (1~3V )D AA D喇叭图1.3 系统设计框图2.2硬件原理图系统硬件部分设计原理图如图1.4所示。

OP07K11RELAY-DPSTS11SW-SPDTQ11NPN1R115KΩR1351KΩR1210KΩR141KΩRP11100KVCCM CUINOUT2347V+V-6OP07K12RELAY-DPSTS12SW-SPDTQ12NPN1R1510KΩR1710KΩR1610KΩR181KΩRP12100KVCCM CUINOUT2347V+V-6OP07K13RELAY-DPSTS13SW-SPDTQ13NPN1R1910KΩR2111KΩR2010KΩR221KΩRP1350KVCCM CUINOUT2347V+V-6OP07K14RELAY-DPSTS14SW-SPDTQ14NPN1R2310KΩR2511KΩR2410KΩR261KΩRP1410KVCCM CUINOUT2347V+V-6图1.4 可变增益放大器IC4B LF353R2110KΩR2210KΩR2347KΩR2418KΩR2510KΩR2610KΩR2718KΩR2847KΩR302W/1o hmR312W/1o hmR29100ΩC231u FQ22IRF9530Q21IRF530RP220KΩ+C22100uF/35V+C21100uF/35V5W/8o hmSP21+12V-12VV+V-86574Vo utVin图1.5功放电路+C52470uF/35V+C51470uF/35V+C53470uF/35V+C54470uF/35V+C59470uF/35V+C510470uF/35VC550.1uF C560.1uFC570.1uFC580.1uF L51L52V+V--12V+12V图1.6滤波电路LM39320KΩR311KΩR328.2KΩR3310KΩR34Q31NPNVCCVCC1328Vo ut图1.7比较器U21LM358R421MΩR432KΩR44100ΩR4510KΩR4810KΩR4910KΩR4710KΩR4101KΩC411uFC450.1uFC430.1uFC4647uFD211N4148D221N4148R4620KΩU22LM358Q21TIP41C4447uFC421uF +5VVoutC47220uF-5VR4120KΩ麦克风插座12图1.8噪声检测电路图1.9 检波电路C30.1uFBX21.5AAC2AC 3V+1V-4DB14A/200V123J3T o ut8V132V VGNDINOUT IC1KA7805Vin 2G N D1-5V3IC2KA7905D21N4007D41N4007D11N4007D31N400712J2ACtoT12J1ACINC40.1uF C110.1uFL1C12200u F/25VC22200u F/25VC100.1uFL3C82200u F/25VC92200u F/25V L2C547uF/25V C647uF/25VL4C1247uF/25VC1347uF/25V1234J4+5Vou t1234J5-5VoutC70.1uFC140.1uFBX10.5A图1.10 5V 电源电路D51N4007D21N4007D41N4007C50.1uFC130.1uFL2C647uF/50VC747uF/50VL4C1447uF/50VC1547uF/50V1234J4+Vout1234J5-VoutA d j u s t1Vo ut2Vin 3U1LM317TA d j u s t1Vin2Vo ut3U2LM337TRW13KR1240C410uF/35VRW23KR2240C1210uF/35VD11N4007D31N4007D61N4007C30.1uF BX21.5AAC2AC 3V+1V-4DB14A/200V 123J3To ut18VL1C14700u F/50V C24700u F/50VC110.1uFL3C94700u F/50V C104700u F/50V C80.1uFC160.1uF图1.11 15V 可调电源电路图1.12 AGC电路2.3软件流程图系统软件流程图如图1.10所示，开发板系统初始化后，预置输出一个控制电压，然后启动AD转化，采样得到输出信号，然后与标准电压比较，修改增益控制电压，稳定输出电压。

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自动增益控制放大器

自动增益控制放大器

自动增益控制放大器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。

一种自动增益控制放大器的设计

一种自动增益控制放大器的设计

一种自动增益控制放大器的设计摘要：本文介绍了一种自动增益控制放大器的设计方法，该方法采用反馈电路实现自动增益控制，使放大器在输入信号强度变化时保持输出信号稳定。

设计中采用了MOSFET管和电容的组合连接方式，使放大器具有高增益和低噪声系数，同时实现了高稳定性和可靠性。

实验结果表明，该自动增益控制放大器具有优良的性能，适用于信号放大和处理的多种应用场景。

关键词：自动增益控制；放大器设计；反馈电路；MOSFET管；电容连接；稳定性正文：1.引言随着科技的不断发展，信号处理技术在通信、电子、计算机等领域得到了广泛应用。

在众多信号处理技术中，信号放大是其中的重要环节之一。

而自动增益控制放大器是实现信号放大的重要器件之一。

它可以在输入信号强度变化时自动调整增益，使输出信号稳定。

因此，本文提出了一种自动增益控制放大器的设计方法，旨在提高放大器的性能和稳定性，并适用于多种信号处理场景。

2.设计原理自动增益控制放大器的设计原理是基于反馈电路实现自动调节增益。

如图1所示，当输入信号Uin经过放大器后，产生的输出信号Uout被反馈到放大器的控制端A处，与输入信号进行比较，产生一个误差电压Ue。

该误差电压被输入到一个控制器中进行处理，控制器通过调节放大器的增益，使误差电压接近于0，从而实现自动增益控制。

图1 自动增益控制放大器原理图在设计中，我们采用了MOSFET管和电容的组合连接方式，如图2所示。

MOSFET管可以提供高增益和低噪声系数，电容与MOSFET管的组合连接方式可以提供稳定性。

此外，在设计中还考虑了放大器的输出阻抗和带宽等因素，使放大器的性能更加优良。

图2 自动增益控制放大器组合连接示意图3.实验方法为验证设计的可行性和有效性，我们进行了一系列实验。

实验中，我们利用模拟电路软件对自动增益控制放大器进行模拟分析，并对其输出信号进行测量分析。

实验结果表明，该放大器具有优良的性能和稳定性。

4.实验结果与分析实验结果显示，该自动增益控制放大器在不同频率和输入信号强度下均能达到稳定的输出信号。

自动增益控制（AGC）放大器

自动增益控制（AGC）放大器

自动增益控制（AGC）放大器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，而且需要大量外扩单元。

ad603中文资料

ad603中文资料

AD603: 低噪声、90 MHz可变增益放大器Product DescriptionAD603是一款低噪声、电压控制型放大器，用于射频(RF)和中频(IF)自动增益控制(AGC)系统。

它提供精确的引脚可选增益，90 MHz带宽时增益范围为−11 dB至+31 dB，9 MHz带宽时增益范围为+9 dB 至+51 dB。

用一个外部电阻便可获得任何中间增益范围。

折合到输入的噪声谱密度仅为1.3 nV/√Hz，采用推荐的±5 V电源时功耗为125mW。

增益以dB为线性，经过精密校准，而且不随温度和电源电压而变化。

增益由高阻抗(50 MΩ)、低偏置(200 nA)差分输入控制；比例因子为25 mV/dB，仅需1 V增益控制电压便可获得中间40 dB的增益范围。

无论选择何种范围，均提供1 dB的超量程和欠量程。

对于40 dB变化，增益控制响应时间不到1 μs。

差分增益控制接口允许使用差分或单端正或单端负控制电压。

可将数个这种放大器级联起来，由其增益控制增益偏置以优化系统信噪比(SNR)。

AD603可以驱动低至100 Ω的负载阻抗，且失真较低。

对于采用5 pF 分流的500 Ω负载，10 MHz、±1 V正弦输出的总谐波失真典型值为-60 dBc。

进入500 Ω负载的额定峰值输出最小值为±2.5 V。

AD603采用专有的专利电路结构X-AMP®。

X-AMP含有0 dB至-42.14 dB可变衰减器，后接固定增益放大器。

由于存在衰减器，放大器永远不必处理较大输入，并且可以用负反馈来定义其(固定)增益和动态性能。

衰减器具有经激光调整至±3%的100 Ω输入阻抗，并且包括一个7级R-2R梯形网络，由此获得6.021 dB的触点间衰减。

利用专有插值技术，可提供以dB为单位的线性连续增益控制功能。

AD603的工作温度范围为−40°C至+85°C。