自动增益控制放大器设计(单片机+DAC电阻网络)含源码原理图与仿真及报告

ID:261416 · 发表于 2018-4-18 17:05

该设计是电子设计大赛的题目—自动增益控制放大器
里面有单片机源码,电路原理图，资料分析和proteus与Multisim仿真大赛报告（论文）等资料

本次设计的自动增益控制放大器由DAC内部的电阻网络来实现自动增益，只要改变DAC内部的电阻网络结构，再通过电阻网络与输入输出的电压关系即可实现自动增益。由于DAC输出的是电流，我们再通过一个流压转换器把电流转化为电压，然后通过一个反相比例电路来输出电压。因为输入DAC内部的是数字量，我们先通过一个ADC来实现模数转换。输出的电压接到ADC输出口，把模拟量转化为数字量后，我们可以通过液晶显示屏来实现输入输出的电压以及增益。对于发挥部分2，由于输入的是交流信号，为了方便编程，我们先把交流信号变为直流信号，从而在本质上与发挥1一致以达到效果。这就是基本的设计思路。

一．系统方案论证：

二．系统总体框图：

三．理论分析与计算：

四．电路与程序设计：

五．测试方案与测试结果：

一．系统方案论证：

下面分别就此系统的各个部分分别进行论证：

显示电路：

方案一：数码管显示器应用比较灵活，原理简单，但是用它来显示系统比较复杂的电路困难，只能显示数字内容，速度慢，易受干扰。

方案二：液晶显示器可显示的内容丰富，不局限于数字，屏幕调节方便，低耗能，散热小，但价格较高

综合两个方案，选择方案二。

A\D转换器

方案一：ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。转换时间为100μs(时钟为640KHz时)，130μs（时钟为500KHz时）。可以和单片机直接接口，但成本较高。

方案二：ADC0832是8引脚双列直插式封装芯片双通道A/D转换，5V电源供电时输入电压在0~5V之间，工作频率为250KHZ，转换时间为32μS，一般功耗仅为15mW，成本较低。

综合两个方案，选择方案二。

自动增益放大电路

方案一：用继电器构成电阻网络，由单片机控制以改变信号增益手动调节增益，可实现增益控制，但硬件规模较大，控制繁琐且人机界面欠佳，另外，利用电阻网络实现增益调节需使用不同阻值的高精度电阻，这种电阻价格昂贵且不易购买。

方案二：使用模拟开关CD4052，它是一个双路四选一模拟开关，开关的工作状态由控制信号A、B来决定。当BA=00时，X0导通；当BA=01时，X1导通；当BA=10时，X2导通电压放，当BA=11时，X3导通电压放。这样，通过改变模拟开关的导通通道就可以改变反馈电阻，电压增益也随之改变。但其导通电阻较大，而且各通道信号会互相干扰，容易影响系统性能。另外，编程较困难，且实现的增益不是特别准确。

方案三：借用DAC内部的电阻网络；单片机通过控制DAC内部的电阻网络结构来控制其电阻值，从而实现输入电压，输出电压和DAC内部电阻网络结构关系。我们选用DAC0832，它由倒T型R-2R电阻网络、模拟开关、运算放大器和参考电压VREF四大部分组成。硬件电路如下图所示。