可編程放大器設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

綜合課程設(shè)計(jì)所在院系專業(yè)名稱班級(jí)題目可編程放大器設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師成員完成時(shí)間2014年1月2日 一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)可編程放大器要 求 1、電壓放大倍數(shù)由計(jì)算機(jī)的指令給定，即計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)線將BCD碼N（8bit）送給數(shù)據(jù)鎖存器（它是可編程放大器的一部分，其地址碼由設(shè)計(jì)者選定） 后，放大器的輸出電壓與輸入電壓符合下列函數(shù)關(guān)系：2、直到計(jì)算機(jī)給它送來新的數(shù)據(jù)以前，在溫度等因素不變的條件下，這個(gè)函數(shù)關(guān)系保持不變指導(dǎo)教師簽名： 2014年1月3日 二、指導(dǎo)教師評(píng)語：指導(dǎo)教師簽名： 2014年1月3日 三、成績 驗(yàn)收蓋章 2014年1月6 日 題 目1 設(shè)計(jì)目的（1）了解運(yùn)算放大器的原理。（2）增加對(duì)單片機(jī)知識(shí)的理解和運(yùn)用能力。（3）了解Proteus軟件的的基本操作，熟練掌握它的用法。（4）通過這次設(shè)計(jì)增強(qiáng)動(dòng)手能力。2 設(shè)計(jì)思路我們采用模擬電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)增益可調(diào)，每檔分別取0.01、0.1、1、5、10、50、100和200共八檔?？稍O(shè)計(jì)一個(gè)反相放大器，元件的阻值就是按以上要求選取。CMOS4051為一個(gè)8選1模擬開關(guān)，這里我們用了八路。通過控制端的數(shù)碼組合，選擇相應(yīng)的電阻接入回路。電源電壓選擇+5V，是為了與控制信號(hào)TTL電平兼容。3方案論證3.1控制模塊 方案一：4*4矩陣鍵盤控制 此方案可以直接輸入所需要的波形放大倍數(shù)，方便快捷，但是程序操作復(fù)雜 故不采用這種方案。方案二：獨(dú)立開關(guān)控制此方案利用三個(gè)獨(dú)立按鍵共同控制輸入信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)八種不同組合，以此來控制CMOS管通道的調(diào)節(jié)，由于本系統(tǒng)元件較少，程序設(shè)計(jì)簡單，故采用此方案。 3.2顯示模塊 方案一：1602液晶顯示此方案中液晶顯示器可以由ASCll碼控制，控制簡單，可以顯示更多的信息，比如放大倍數(shù)和單位等，但是價(jià)格相對(duì)昂貴，故不為本系統(tǒng)所采用。方案二：數(shù)碼管顯示此方案中利用共陰極數(shù)碼管并對(duì)09這10數(shù)字進(jìn)行編碼，并利用數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描形式來顯示不同的數(shù)字，以達(dá)到顯示放大倍數(shù)的目的。由于本系統(tǒng)僅需對(duì)放大倍數(shù)進(jìn)行顯示，利用四段數(shù)碼管已經(jīng)足以達(dá)到要求，程序設(shè)計(jì)也相對(duì)容易，產(chǎn)品價(jià)格低廉，故本設(shè)計(jì)采用這種方案實(shí)現(xiàn)。3.3自動(dòng)增益模塊方案一：采用MOSFET實(shí)現(xiàn)此方案通過輸入信號(hào)控制MOS管的Rds 來實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)調(diào)節(jié)，由于Rds不好調(diào)節(jié)，尤其是信號(hào)較小時(shí)，Rds 變化不明顯，需要找到非常合適的電阻，才可以將信號(hào)幅度控制在2V3V的范圍內(nèi)，雖然電路簡單，但準(zhǔn)確度不高，參數(shù)的選擇較為麻煩，故不采用這種方案。方案二：采用ADC0809實(shí)現(xiàn)此方案首先通過峰值檢測(cè)電路，檢測(cè)出輸入信號(hào)的峰值，然后將峰值電壓輸入ADC0809，由A/D與單片機(jī)結(jié)合，再通過單片機(jī)控制D/A來實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)調(diào)節(jié)，該方案簡單，容易調(diào)節(jié)，故采用這種方案。3.4波形放大模塊方案一：采用DAC0832此方案是利用51單片機(jī)來控制D/A內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，以此來控制其內(nèi)部電阻的變化，從而控制放大倍數(shù)。由于DAC0832輸出的是電流信號(hào)，所以需要利用LM324N運(yùn)算放大器來將其轉(zhuǎn)換成電壓形式，以此來輸出放大后的正弦波此方案復(fù)雜，故不采用這種方案。方案二：采用模擬開關(guān)CMOS4051此方案中采用具有八路模擬開關(guān)的電子芯片CMOS4051，這樣可以實(shí)現(xiàn)八種不同的放大倍數(shù)，若采用兩片，就可以實(shí)現(xiàn)十六種不同的放大倍數(shù)，以此類推。顯然，此方案操作方便簡單故采用這種方案。4 設(shè)計(jì)過程4.1硬件設(shè)計(jì) 主要有三個(gè)模塊，分別為控制模塊、顯示模塊、波形放大模塊： 控制模塊：此模塊可實(shí)現(xiàn)多種不同信號(hào)的輸入，如下圖1所示；圖1：開關(guān)的閉合實(shí)現(xiàn)不同的輸入信號(hào)顯示模塊：此模塊用示波器來直觀的顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，清晰直白，一目了然，如圖2；圖2：顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果波形放大模塊：此模塊用CMOS4051控制不同通道從而實(shí)現(xiàn)接入不同電阻導(dǎo)致放大倍數(shù)的不同，如圖3；圖3：接入電阻不同導(dǎo)致放大倍數(shù)的改變5電路仿真與結(jié)果分析（格式同上一級(jí)標(biāo)題）5.1電路仿真（格式同上二級(jí)標(biāo)題）通過仿真可看出其結(jié)果差異，在放大0.01、0.1倍時(shí)波形基本上由原先的正弦波變?yōu)橐粭l直線，如圖4所示；圖4:放大0.01、0.1倍時(shí)的波形而當(dāng)放大200倍是明顯失真，如圖5所示；圖5：放大200倍時(shí)的波形分析結(jié)果知：當(dāng)放大1100時(shí)，其效果最明顯，如圖6所示；圖6：放大10倍時(shí)的波形5.2結(jié)果分析我們?cè)O(shè)計(jì)，制作的可編程放大器基本完成了題目所規(guī)定的基本功能和指標(biāo)，同時(shí)也完成了提高部分的顯示放大倍數(shù)，步進(jìn)可調(diào)，輸入正弦信號(hào)電壓峰峰值Vpp可達(dá)到20V。但是也有一些地方需要改進(jìn)，比如自動(dòng)增益模塊，由于一些原因，沒有調(diào)試成功。6設(shè)計(jì)體會(huì)經(jīng)過努力完成了每部分電路的設(shè)計(jì),并用Proteus對(duì)電路進(jìn)行了仿真，證明了電路設(shè)計(jì)的可行性，同時(shí)完成了電路的焊接。但是經(jīng)過多次的調(diào)試和仔細(xì)的調(diào)試，始終沒有讓本電路輸出理性的波形，所以有些數(shù)據(jù)沒有測(cè)的，結(jié)果系統(tǒng)的通頻帶，增益誤差和最大不失真輸出電壓沒有能從實(shí)際的電路得出。這次設(shè)計(jì)還有些需要完善的地方，放大器的零點(diǎn)漂移應(yīng)該在設(shè)計(jì)電路中應(yīng)設(shè)法抑制，通過引入負(fù)反饋來保證放大器通帶內(nèi)增益的穩(wěn)定性。可編程增益放大器(PGA) 設(shè)計(jì)的目標(biāo)通常是要求系統(tǒng)達(dá)到高的控制范圍、高線性度、低失真、低直流失調(diào)以及大的動(dòng)態(tài)范圍，處理好這幾個(gè)方面之間的關(guān)系成為PGA設(shè)計(jì)的主要問題。其在光纖通信、微波通信、衛(wèi)星通信等通信系統(tǒng)以及雷達(dá)、廣播電視系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，在接收機(jī)中具有相當(dāng)重要的地位，因而具有廣泛的應(yīng)用前景通過課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和鍛煉，使我對(duì)電子電路有了更為深刻的研究，使得我的中英文相關(guān)資料的檢索能力、電子線路設(shè)計(jì)能力、專業(yè)外文資料閱讀理解能力得到一定的提高。參考文獻(xiàn)（遵循下面的寫法）（1）參考文獻(xiàn)是期刊的格式：序號(hào)作者.篇名J.刊名，出版年份，卷號(hào)（期號(hào)）：起止頁碼.舉例1 夏魯惠.高等學(xué)校畢業(yè)論文教學(xué)情況調(diào)研報(bào)告J.高等理科教育，2004(1):46-52.（2）參考文獻(xiàn)是書或?qū)Ｖ母袷叫蛱?hào)作者.書名M.出版地：出版社，出版年份：起止頁碼.舉例2 葛家澍，林志軍.現(xiàn)代西方財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)理論M.廈門：廈門大學(xué)出版社，2001：42.（3）參考文獻(xiàn)是會(huì)議論文的格式序號(hào)作者.篇名C.出版地：出版者，出版年份：起始頁碼.舉例3 Almarza, G.G. Student foreign language teachers knowledge growth A. In D.Freeman and J.C.Richards (eds.). Teacher Learning in Language Teaching C. New York: Cambr