程控增益放大器

[键入文字]模拟电子技术基础课程设计(论文)程控增益放大器院（系）名称电子与信息工程学院专业班级通信132班学号学生姓名指导教师起止时间：2015.7.6—2015.7.19[键入文字]课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程学号学生姓名专业班级通信132班课程设计（论文）题目程控增益放大器课程设计（论文）任务任务要求：1、设计并制作放大倍数由数码控制程控增益放大器。2、电压放大倍数N由拨码开关控制，1≤N≤99。3、vo电压绝对值在1—10V范围，输入电阻Ri≥8MΩ，输出电阻Ro≤20Ω。技术要求：1、分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2、确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，敲定可行方案。3、设计各单元电路，总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计，最后组成系统。4、利用Multisim（或EWB）进行电路仿真与调试。指导教师评语及成绩平时成绩：答辩成绩：论文成绩：作品成绩：总成绩：指导教师签字：年月日注：平时成绩占20%，答辩成绩占20%，论文成绩占40%，作品成绩20%。[键入文字]I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。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：运算放大器；多路转换开关；程控；增益放大[键入文字]II目录第1章绪论............................................................................................................11.1程控增益放大器发展概况（或研究现状）.............................................11.2本文研究内容.............................................................................................1第2章程控增益放大器总体设计方案................................................................22.1程控增益放大器设计方案论证................................................................22.2总体设计方案框图及分析.........................................................................2第3章程控增益放大器单元电路设计................................................................43.1程控增益放大器具体电路设计................................................................43.1.1模拟开关设计..................................................................................53.1.2集成电路运算放大器设计..............................................................53.1.3反馈电阻网络设计..........................................................................73.1.4增益调整电路设计..................................................................................83.2元器件型号选择........................................................................................93.3参数计算....................................................................................................9第4章程控增益放大器仿真与调试..................................................................104.1Multisim仿真与调试................................................................................104.2仿真结果分析..........................................................................................10第5章程控增益放大器实物制作......................................................................125.1程控增益放大器电路焊接......................................................................125.2程控增益放大器作品..............................................................................12第6章作品测试与数据分析..............................................................................13第7章总结..........................................................................................................15参考文献................................................................................................................16[键入文字]1第1章绪论1.1程控增益放大器发展概况（或研究现状）随着电子技术的不断发展，程控增益放大器在自动测控、智能测控、智能仪器仪表等重要领域的应用越来越广泛。程控增益放大器可以通过软件程序改变增益，它能自动适应大范围变化的模拟信号，针对被测信号的大小来调节放大器的增益，将不同的幅度的模拟信号放大到某个特定的范围来保证后端电路正常工作。随着电子技术的不断发展，可变增益放大器在自动测控等应用越来越广泛。1.2本文研究内容本设计是一种放大倍数由程序控制的放大器符号PGA，在多通道多参数空间一个测量放大器，多通道放大器的信号的大小并不相同，都是放大至A/D交换器输入要求的标准是电压，因此对各个通路要求测量放大器的增益也不同。放大器的交流是由数字信号控制的反馈电阻完成的，这种电路结构简单成本低使其幅度程控增益放大器(PGA)主要用于对幅度较小信号进行增益控制，达到ADC转化器所工作的要求。利用拨码开关的数码代替电位器刻度，具有线性度好、精度高、直观，可直接或间接取代一般线性电位器或多圈线性电位器。在电子仪器仪表设备、工业自动化控制，稳压、恒流、供电、机电保护、电动机保护、温控、湿度、压力、重量等自动控制中达到数字设定的目的。放大器的增益的变化是由数字信号控制其反馈电阻完成的。本科生课程设计（论文）2第2章程控增益放大器总体设计方案2.1程控增益放大器设计方案论证程控增益放大器并不多见，需要采用其它方法来实现，通常有三种方法：1)放大器+多路转换开关+MCS-51单片机第一种方法采用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。2）运放+模拟开关+电阻网络第二种方法利用模拟开关切换电阻反馈网络，从而改变放大电路的闭环增益。此种方法所需元器件较多，电路庞大。虽然精度受到限制，但是较易实现。3）运放+数字电位器。第三种方案采用固态数字电位器来控制放大电路的增益，线路较为简单。但现有的数字电位器分辨率有限，常见的有32、64抽头，少数可达1024抽头，因而构成的放大器精度有限，无法满足10位甚至12位数据采集系统的要求。本设计采用方案2。2.2总体设计方案框图及分析根据放大倍数以步距1在1～100范围内变化的要求，可用3位拨码开关对D/A置数来设置放大倍数，并用模拟开关控制增益。该方案电路简单，使用者必须根据增益在哪一挡来换算放大倍数，且只能实现预置数功能。总体框图如图1.1所示。本科生课程设计（论文）3图2.1程控增益放大器框图模拟开关电阻网络运算放大器本科生课程设计（论文）4第3章程控增益放大器单元电路设计3.1程控增益放大器具体电路设计电源电路为了保证足够的电源供应，我们制作了一个有±5V、±12V、±15V、0~30V可调的电压源。Vo为输出端。图3.1程控增益放大器整体电路拨码开关输入3位10进制数1－999时，输出为20Ω，实际上是3个位上的电阻器并联，相当于1个560kΩ的电位器，共有10×10×10=1000种组合的阻值，在一般情况下，完全可以取代在模拟电路中广泛使用的无级调节的电位器。这种用法不需任何外部调整元件件就能可靠地工作。但为了保证效果更好，应该在正、负电源供电端连接一个1μF的旁路钽电容到模拟地，且应尽可能靠近放大器的电源引脚，并按图中所示点接地。使输入级输出的直流电位低于输入直流电位，这样后级就可直接接NPN型管；由于PNP型管的发射结击穿电压很高，这种差动放大电路的差模输入电压也很高，可达30V以上，此外，共基极电路输入电阻较小，而输出电阻较大，有利于接有源负载，并起到将负载与NPN管隔离开的作用。集成电路运算放大器偏置电路的作用是向各级放大电路提供合适的偏置电流，决定各级的静态工作点输出级的作用是向负载输出足够大的电流，要求它的输出电阻要小，并应有过载保护措施。输出级大都采用互补对本科生课程设计（论文）5称输出级，两管轮流工作，且每个管于导电时均使电路工作在射极输出状态，故带负载能力较强。该电路是利用接通通道改变一个状态，从而反馈电阻改变一次，相应的电压增益改变一次数值。3.1.1模拟开关设计如图3.2所示为模拟开关部分，由DSWPK_10来控制反馈电阻网络。从而控制增益。图3.2模拟开关