程控放大器

武汉理工大学《Protel应用课程设计》课程设计任务书学生姓名：XXX专业班级指导教师：李瑞芳工作单位：信息工程学院题目:程控放大器初始条件：（1）可选元件：电阻、电容若干，排阻、STC89C52、晶振、MAX5822、AD603、NE5532、独立按键、LCD1602等（2）可用仪器：示波器、信号源、毫伏表（3）仿真软件：Proteus要求完成的主要任务:（1）使用AltiumDesigner制作程控放大器的原理图（2）使用AltiumDesigner制作程控放大器的PCB图（3）使用Proteus进行电路仿真设计时间安排：（1）第1天：选题及任务安排。（2）第2-4天：设计方案确定及电路设计。（3）第5天：电路测试及结果分析（鉴主15楼通信工程专业实验室）。（4）第6-7天：撰写报告及答辩。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签字：年月日武汉理工大学《Protel应用课程设计》目录摘要......................................................................IAbstract...................................................................II1设计任务与要求............................................................12方案选择及整体电路设计....................................................22.1显示方案选择........................................................22.2控制模块..........................................................22.3增益控制方案选择....................................................22.4D/A转换芯片设计....................................................42.5整体电路设计........................................................53系统硬件设计..............................................................53.1程控增益电路的设计..................................................53.2单片机最小系统设计..................................................73.3下载电路设计........................................................83.4输入输出电路设计....................................................93.5D/A转换电路设计...................................................104系统软件设计.............................................................105仿真调试.................................................................135.1放大电路仿真测试...................................................135.2DA控制输出调试....................................................135.3整体仿真测试.......................................................145.4频率特性仿真调试...................................................156AltiumDesignerPCB绘制.................................................176.1AltiumDesigner简介...............................................176.2原理图绘制.........................................................176.3PCB图绘制.........................................................197课设心得.................................................................21参考文献...................................................................22附图.......................................................................23武汉理工大学《Protel应用课程设计》附录1元件清单............................................................26附录2程序代码............................................................27武汉理工大学《Protel应用课程设计》I摘要本设计以STC89C52为主控制器，由运算放大器和程控芯片AD603组成信号放大电路。通过键盘设定相应放大倍数（dB）给予单片机输入信号，给予的放大倍数会由单片机控制在LCD上显示出来。同时，单片机经过DA转换，输出相应控制电压控制AD603的放大倍数，继而实现信号放大电路放大倍数的控制。与此同时，本设计采用当前流行的PCB绘图软件AltiumDesigner进行硬件电路原理图的设计及其PCB绘制，并且由Proteus仿真软件完成了整个系统的仿真，证实了本设计的可行性。关键词：STC89C52、AD603、程控放大、AltiumDesigner、Proteus武汉理工大学《Protel应用课程设计》IIAbstractTheprogram-controlledamplifierisbasedonSTC89C52controller.AndcomposedofoperationalamplifierandprogrammablechipAD603amplificationcircuit.Thecorrespondingmagnification(dB)issetbythekeyboardforinputsignalofthesinglechipmicrocomputer,andthegivenmagnificationcontrolledbysinglechipmicrocomputerisdisplayedontheLCD.Atthesametime,throughtheDAconversion,thesinglechipmicrocomputeroutputscorrespondingcontrolvoltageindirectlytocontrolAD603magnification,thentorealizethecontrolofsignalamplificationcircuitmagnification.Inthemeantime,AltiumDesigner,whichisregardedasacurrentpopularPCBdrawingsoftware,isusedtodrawingthehardwarecircuitschematicandPCBinthedesigning.WealsouseProteussoftwaretocompletethesimulationoftheentiresystem.Byanalyzingthesimulationresults,feasibilityofthisdesignisconfirmed.Keyword:STC89C52AD603ProgrammableamplifierAltiumDesignerProteus武汉理工大学《Protel应用课程设计》11设计任务与要求设计任务：设计一个放大倍数（dB）可程控、有放大倍数显示的程控放大器电路。其结构框图如下图所示：音频功率放大信号源控　制　器键盘功率显示电　源inout8LR图1.1程控放大器的组成结构其满足以下要求：(1)输入信号电压幅度为(10~1000)mVrms范围内。(2)频率响应为(20~22000)Hz；(3)在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置放大倍数，并实时测量，实测放大倍数与设定放大倍数相对误差不超过5%。设计要求：1.使用AltiumDesigner制作程控放大器的电路原理图。2.使用AltiumDesigner制作程控放大器电路的PCB图。3．使用proteus对程控放大器电路进行仿真。武汉理工大学《Protel应用课程设计》22方案选择及整体电路设计2.1显示方案选择方案一：数码管显示此方案中利用共阴极数码管并对0~9这10数字进行编码，并利用数码管的动态扫描形式来显示不同的数字，以达到显示放大倍数的目的。虽然本系统仅需对放大倍数进行显示，利用四段数码管已经足以达到要求，程序设计也相对容易，产品价格低廉，但是使用不方便，故不为系统采用。方案二：液晶显示此方案中系统的输出显示由LCD1602液晶显示屏完成，液晶显示器可以由ASCll码控制，控制简单，可以显示更多的信息，比如放大倍数和单位等，故为本系统所采用。2.2控制模块方案一：独立按键控制此方案利用两个独立按键共同控制放大倍数，其中一个按键用来控制倍数的放大，另外一个控制倍数的衰减，以此来达到放大倍数的调节，由于本系统元件较多，程序设计复杂，故不采用此方案。方案二：矩阵键盘控制此方案可以直接输入所需要的波形放大倍数，方便快捷，该部分由16个矩阵键盘组成，将一列键盘的一端用一根线相连，每一行键盘的另一端与另一根导线相连，这样就为8根导线。而这8根导线根据二位坐标可以很方便的寻到每一键盘是否有输入信号，节约了单片机I/O口，故采用这种方案。2.3增益控制方案选择方案一：采用数字电位器控制运放增益在采用运算放大器实现对输入信号的放大。通常有以下两种方式：方式1反向比例电路武汉理工大学《Protel应用课程设计》3图2.1反向比例电路原理图输入信号由反相输入端输入。输出特性如下：U-=U+=0，I-=I+=0方式2同相比例电路图2.2同相比例电路原理图输入信号由同相输入端输入。输出特性如下：U-=U+=Ui，I-=I+=0综上可知，为了实现程控增益的功能，需要选用数字电位器，作为反馈电阻，调节放大倍数。使用AD5220增量\减量数字电位器控制运放的增益，通过控制反馈电阻的大小从而达到控制运放增益的效果。AD5220是一款单通道、128位、数字控制可变电阻（VR）器件，可实现与电位计或可变化电阻相同的电子调整功能，并针对便携式仪表和测试设备的“按钮”应用进行了优化。端接电阻值（端到端）可以再10kΩ至100KΩ之间选择，以适应从宽带宽到低功耗的各种应用。该10kΩ器件可提供650KHz带宽，100kΩ器件则可将功耗降至微瓦水平。方案二：采用程控增益调整功能芯片AD603使用程控增益调整功能芯片AD603，能够在程序中用软件控制放大器的增益，或者放武汉理工大