【正文】 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 通用可變?cè)鲆娣糯笃? 系 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講師 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 電子 0903 學(xué) 號(hào)： 09401140317 2021 年 6 月 摘 要 本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的可變?cè)鲆娣糯笃髟O(shè)計(jì)，系統(tǒng)由前級(jí)輸入緩沖模塊、增益控制 模塊，單片機(jī)控制模塊， D/A 模塊組成。采用 AT89S52單片機(jī)作為微控制器，以可編程增益放大器 AD603 為放大電路的核心。設(shè)計(jì)具有通用可變?cè)鲆娣糯蠹八褂玫幕趩纹瑱C(jī)的直流電壓源。由低噪聲高速運(yùn)放 OPA642 組成的前級(jí)緩沖電路，波形無(wú)明顯失真。由 AD603 級(jí)聯(lián)組成增益放大器，實(shí)現(xiàn)增益 20～ 40dB 范圍內(nèi)可按 4dB 步進(jìn)可調(diào)，且在 0～ 6MHz 通頻帶內(nèi)增益起伏在 1dB以下，波形無(wú)明顯失真，采用的兩級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路不但提高了放大增益而且擴(kuò)展了通頻帶寬。微控制器由 AT89S52 單片機(jī)通過(guò) 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832，再經(jīng)運(yùn)放芯片 LM324輸出，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，送增益放大器實(shí)現(xiàn)增益可調(diào)并經(jīng)數(shù)碼管顯示放大增益。 設(shè)計(jì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真完成。設(shè)計(jì)采用的壓控增益器件 AD603，在進(jìn)行了合理的級(jí)聯(lián)和阻抗匹配后，能進(jìn)行增益的控制，穩(wěn)定性好，可控范圍大。整個(gè)設(shè)計(jì)除個(gè)別指標(biāo)未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求外，其它全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵字 ：可控增益放大； AD603；單片機(jī) ABSTRACT The design of variable gain amplifier based on microputer, the system is consisted by the input buffer module, the gain control module, MCU control module, Using AT89S52 microcontroller as microcontrollers, programmable gain amplifier to amplifier AD603 as the is based on single chip microputer used by general variable gain amplifier and the dc voltage source. Made up of low noise highspeed opamp OPA642 frontend buffer circuit, waveform has no obvious distortion. By AD603 cascaded gain amplifier, the gain of 20 ~ 40dB range according to 4dB continuously adjustable, and in the 0 ~ 6MHz frequency pass band gain fluctuation in , waveform without significant distortion, using two cascaded amplification circuit can not only improve the amplifier gain and extends the frequency bandwidth. Micro controller is posed of AT89S52 microcontroller through the 8 bit D/A converter chip DAC0832, the chip LM324 output, converts digital signals into analog voltage signal, send the gain of the amplifier gain can be adjusted and the digital tube display gain. Design through the experimental simulation is pleted. Design of the VCO gain device AD603, carried out in a cascade and a reasonable impedance matching, control, can gain good stability, controllable range. The whole design in addition to individual indicators failed to meet the design requirements, other all meet the design requirements. Key words Controllable gain amplification。 AD603。 microputer 目 錄 1 緒論 ............................................................ 1 引言 ....................................................... 1 增益放大器概述 ............................................. 1 通用可變?cè)鲆娣糯笃鞯膽?yīng)用 ................................... 1 2 方案論證及比較 .................................................. 3 設(shè)計(jì)要求 ................................................... 3 主要模塊選擇與論證 ......................................... 3 總體方案框圖 ............................................... 5 增益計(jì)算 ................................................... 5 3 硬件電路設(shè)計(jì) .................................................... 7 前級(jí)緩沖電路 ............................................... 7 程控增益放大電路 ........................................... 8 芯片 AD603 簡(jiǎn)介 ....................................... 8 AD603 級(jí)聯(lián)電路 ....................................... 9 控制部分電路 .............................................. 11 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................. 11 DAC0832 電 壓輸出電路 ................................ 17 直流穩(wěn)壓電源電路 .......................................... 20 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................................... 21 主程序模塊 ................................................. 21 數(shù)據(jù)顯示程序模塊 .......................................... 22 按鍵掃描程序模塊 ........................................... 23 ５ 測(cè)試結(jié)果和分析數(shù)據(jù) ............................................. 24 D/A 轉(zhuǎn)化輸出電壓測(cè)量 ...................................... 24 幅頻特性測(cè)量 .............................................. 24 6 設(shè)計(jì)總結(jié) ........................................................ 31 參考文獻(xiàn) ........................................................... 32 致 謝 ............................................................. 34 附錄一 總電路圖 ................................................... 35 附錄二 源程序 ..................................................... 36 1 1 緒論 引言 在許多生物電信號(hào)測(cè)試過(guò)程中 ,需要對(duì)一些弱信號(hào)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行放大處理，本次設(shè)計(jì)了對(duì)這種信號(hào)的放大電路。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，人們 急切地需求能遠(yuǎn)距離快速而精準(zhǔn) 地傳送多媒體信息。于是，無(wú)線通信技術(shù)得到了 高速 的發(fā)展，技術(shù)也 越發(fā) 成熟。而 通用可變 增益放大器是上述通信系統(tǒng)和其它電子系統(tǒng)必不可少的一部分。 所以 ， 通用可變 增益放大器在通 信系統(tǒng)中起到非常重要的作用，于是 人們也對(duì)它的要求也越來(lái)越高。通用 可變?cè)鲆娣糯笃髟诳蒲兄芯哂兄匾饔?，通用可變?cè)鲆娣糯笃鲝V泛應(yīng)用于 D／ A轉(zhuǎn)換器、 A／ D 轉(zhuǎn)換器、 波形發(fā)生器、 有源濾波器、視頻放大器 、音頻放大器 等電路。例如在 電視、 廣播、雷達(dá)、通訊、 自動(dòng)控制等各種裝置中。因此通用可變?cè)鲆娣糯笃鲬?yīng)用十分廣泛，有非常好的市場(chǎng)前景 。 通用可變 增益放大器概述 通用可變 增益放大器是一種 放大 信號(hào)幅度的裝置，它是 電子信息和 自動(dòng)化技術(shù)工具中處理信號(hào)的重要 組成部分 。對(duì)于線性 可變?cè)鲆娣糯笃?放大器，輸出就是輸入信號(hào)的復(fù)現(xiàn)和增強(qiáng) ，輸出與輸入成正比 。對(duì)于非線性 可 變?cè)鲆?放大器，輸出則與輸入信號(hào)成一定函數(shù)關(guān)系。放大器按所處理信號(hào)物理量分為 電子放大器、 機(jī)電放大器、 氣動(dòng)放大器、 液動(dòng)放大器和 機(jī)械放大器 等，其中用得最廣泛的是電子放大器。隨著射流技術(shù)的推廣， 氣動(dòng) 或 液動(dòng) 放大器的應(yīng)用也逐漸增多。電子放大器又按所用有源器件分為 固體放大器、磁放大器 、 晶體管放大器 和 真空管放大器 ，其中又以晶體管放大器應(yīng)用最廣。在自動(dòng)化儀表中晶體管放大器常用于信號(hào)的 電壓放大和 電流 放大，主要形式有 推挽 放大和 單端 放大。此外，還常用于阻抗隔離、匹配、 電流 電壓轉(zhuǎn)換、電荷 電壓轉(zhuǎn)換（如電荷放大器）以及利用放大器實(shí)現(xiàn) 輸出與輸入之間的一定函數(shù)關(guān)系（如運(yùn)算放大器）。 通用可變?cè)鲆娣糯笃鞯膽?yīng)用 放大器是能把輸入信號(hào)的電壓或功率放大的裝置，由電子管或晶體管、電源變壓器和其他電器元件組成。程控增益放大器是一種放大倍數(shù)由程序控制的放大器， 主要用于對(duì)幅度較小信號(hào)進(jìn)行增益控制，在多通道多參數(shù)空間一個(gè)測(cè)量放 2 大器，多通道放大器的信號(hào)的大小并不相同，都是放大至 設(shè)計(jì)要求的放大倍數(shù) ，因此對(duì)各個(gè)通路要求測(cè)量放大器的增益也不同。放大器的交流是由數(shù)字信號(hào)控制的反饋電阻完成的，這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低 ，易于設(shè)計(jì) 。 程控放大器 利用撥碼開(kāi)關(guān)的 數(shù)碼代替電位器刻度，具有線性度好、精度高、直觀，可直接或間接取代一般線性電位器或多圈線性電位器。在電子儀器儀表設(shè)備、工 業(yè)自動(dòng)化控制，穩(wěn)壓、恒流、供電、機(jī)電保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、溫控、濕度、壓力、重量等自動(dòng)控制中達(dá)到數(shù)字設(shè)定的目的。放大器的增益的變化是由數(shù)字信號(hào)控制其反饋電阻完成的。 3 2 方案論證及比較 設(shè)計(jì)要求 （ 1）放大器的電壓增益可設(shè)為三檔： — ， — ， 10— 100； （ 2）增益為 100時(shí)，在 DC— 1MHz 帶 寬范圍內(nèi)，輸出的信號(hào)幅度波動(dòng)不超過(guò) 5%； （ 3）增益為 100時(shí)，輸入端短路，輸出端電壓值不超過(guò)177。 5mV； 主要模塊選擇與論證 增益控制部分 方案一 場(chǎng)效應(yīng)管工作在可變電阻區(qū)，輸出信號(hào)取自電阻與場(chǎng)效應(yīng)管對(duì) V的分壓。采用場(chǎng)效應(yīng)管作 AGC(自動(dòng)增益控制 )可以達(dá)到很高的頻率和很低的噪聲，但電源的漂移將會(huì)引起分壓比的變化，用這種方案很難實(shí)現(xiàn)增益的精確控制和長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。原理框圖如圖 1 所示。 輸 入