程控放大器的设计.doc

HEFEI UNIVERSITY 程控放大器的设计 系　　　别 电子信息与电气工程系 专　　　业 电气信息类 班 级 09级电气(4)班 姓　　　名 李浩 刘阳 程超 完成 时间 2011年3月14日 摘要：本设计由三个模块电路构成：前即高共模抑制比仪器,8wei DAC0832衰减器，和单片机键盘显示处理模块。前级模拟放大部分具有高共模抑制比，高输入电阻，可调节放大倍数；DAC衰减器将模拟放大器的输出信号进行相应的衰减；键盘输入信号放大的倍数，并同时选取适当放大倍数，通过单片机整体控制，实现信号方大的功能。 一：方案设计与论证 1.放大电路 可行方案：如图所示，线路前级为同相差动放大结构，要求量运放的性能万群相同，这样，线路除具有差模,，共模输入电阻大的特点外，量运放的共模增益，失调机其漂移长生的误差也相互抵消，因而不需要精密匹配电阻。后即的作用是抑制共模信号，将双端输出转变为单端放大输出，一室印发给接地负载的需要，后即的带你组精密则要求匹配。增益分配一般前级去高值。 可改进为：因为其电路结构简单，易于定位和控制。但要调节增益必须手动调节变阻器，所以考虑将放大倍数设成固定值，以满足题目的需要。 2．控制部分 利用单片机，MCU最小系统可由51单片机或其他派生芯片构成。置数键可由0－9这10个数字级几个功能键组成，在软件的控制下，单片机开机后先将预置数输入，在送去显示的同时，送入DA然后等待键盘终端，并做相应的处理。 二：系统总体设计方案 1.总体设计思路 根据题目的要求，我们认真取舍，充分利用了模拟和数字系统的有点，采用单片机控制放大器增大的方法，大大的提高了系统的精密度；采用仪器放大其输入，大大提高了放大器的质量。有篇运放构成的前几高共模输入的仪表差动放大器，对不同的差模输入信号电压进行不同的方大倍数，再经过后即的数控衰减器得到要求放大的倍数的输出信号。每种信号渡江在单片机的算法控制下得到最合理的前几放大和后即衰减，一是信号放大的质量最佳。 下图为系统原理图： 2.原理分析和说明 （1）测量放大器的原理 在工也自动空制的领域中，长需要对原理运放的多路信号进行测量，由于信号原理运放，两者点为不一致，不可避免的存在长线干扰和传输网阻带来的误差。为了抑制干扰运放采用差动输入方式。对测量电路的基本要求是 1.高输入阻抗，以抑制信号源与传输网络不对称引起的误差。 2.高共模抑制比，以抑制各种共模信号干扰引入的误差。 3.高增益及宽的增益调节范围，以适应信号电源电平的宽范围。 以上要求的电路组有以下几种经典的组合：同相串联式高阻测量放大器，同相并联式高阻测量放大器，高共模抑制测量放大器，抑制共模信号的最简单方法是在基本的同相并联电路之后，再接一级差动运算放大器，它不仅能隔断共模信号的传递，还能将双端变单短，适应接地负载的需要。它具有输入阻抗高、增益调节方便、漂移相互补偿、以及输出不包含共模信号等优点，代价是所用组件数目较多，共模抑制能力有所下降。 为了提高整个电路的共模抑制能力，除了设法提高前置级和输出级的共模抑制比外，使整个电路的增益主要由前置级来承担，也是十分有利的，但只要会限制差动输入电压范围。一般应用中，差动预算放大器的主要问题是提到共模抑制比，所以往往会使输出级的增益取低值，前置级的增益取高值，把输入电压的工作范围放在第二位考虑。 （2）控制原理设计 本系统的控制由单片机完成，信号将在前级放大的基础上在经后级数控衰减器才得到最终放大倍数，因此其控制特色也主要体现在这两个方面。 前级仪用放大器的放大倍数的适当选取是在单片机的算法控制下实现的，在用户预设的放大倍数有多种设定方式时，开关动作的原则是：选择最小的前级放大倍数和相应最小的后级衰减方式。这样的选择可以是放大器和衰减器引起的误差最小。例如，从键盘输入的放大倍数为9，虽然有三种阻值的模拟放大带电路可以选择，但只能根据输入电压的大致范围选择一种，并配合单片机的编程进行真确的电压放大。 在衰减带你路中，由一片D/A构成的控制器在单片机的控制下对用户预设的放大倍数做出响应，DAC08328位口的输入则相当于对该网络的输出电阻进行编程，对于输入不同的数字量，得到不同的输入输出电压比。由于前级放大器已经对输入信号有一定的放大，在D/A中只要做相