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程控放大器的设计与实现

摘要

本文介绍了一种可通过程序改变增益的放大器。它与ADC相配合，可以自动适应大范围变化的模拟信号电平。系统以89S51单片机作微处理器，运用NE5532芯片组成运放电路，采用CD4052芯片担任增益切换开关，通过软件控制开关的闭合或断开来达到改变电路的增益。

文章首先对系统方案进行论证，然后对硬件电路和软件设计进行了说明，最后重点阐述了系统的调试过程，并且对调试过程中遇到的问题以及解决方案进行了详细说明。该系统设计达到了预期要求，实现了最大放大60db的目的。

关键词

程控放大器；运算器放大器；单片机；增益

TheDesignandRealizationofProgram-ControllAmplifier

Abstract

Thisarticleintroducesaamplifierwhichchangesthegainthroughthesoftware.ItcoordinateswithADCandadaptsthesimulatedsignallevelwithwiderangechangeautomatically.Thesystemusesthe89s51SCMasthecore.TheNE5532chipcomposestheoperationalcircuitandtheCD4052chipcomposesthegainswitch.Thegainofthecircuitischangedbysoftwarewhichcancontrolswitchclosedordisconnect.

Thearticlefirstdemonstratesthesystemplan,thenintroducesthehardwareandthesoftware,finallyexplainsthedebuggingprocessofthesystemwithemphasis.Italsoespeciallyanalogizestheprobleminthedebuggingprocessandtheresolutions.Thissystemdesignhasachievedanticipativerequestandrealizedenlarged60dbmostgreatlythegoal.

Keywords

Program-controlledamplifier;operationalAmplifier;SCM;gain

刖言

在计算机数控系统中，模拟信号在送入计算机进行处理前,必须进行量化,即进行A/D转换［1］。进行A/D转换之前,必须考虑A/D转换器的分辨率和模拟输入电压量程这两个问题。

在一些特殊的应用中，我们常希望输入信号的幅值接近A/D的输入电压量程的上限。工程上常采取改变放大器增益的方法对幅值大小不一的信号进行放大。在计算机数控系统中，为实现不同幅度信号的放大，往往不希望、甚至也不可能利用手动方法来实现增益变换。利用程控放大器可以很好地解决上述问题。程控放大器是根据使用要求由程序控制改变增益的放大器，具有控制方便，线性度高，稳定可靠等优点［2］。使用程控放大器改变模拟输入信号的增益并配合A/D的使用,可允许输入的模拟信号在较大范围内动态变化，达到了提高A/D的输入电压量程的目的，也相当于提高了A/D的分辨率。

随着数字化技术的不断发展，各类测量仪表越来越趋于采取数字化和智能化方向的发展［3］。这些设备一般由前端的传感器、放大器电路和后端的数据处理电路组成。其中后端数据处理电路通常采用高精度A/D和高速单片机，以保证仪表的精度和速度要求。对于前端电路，由于传感器输出信号的幅度和驱动能力均比较微弱，必须加接高精度的测量放大器以满足后端电路的要求；另一方面，传感器在不同测试中输出信号的幅度可能相差很多，传统的处理方法是对放大器增加手动档位调节以保证后端的A/D采集输入端的信号在一定幅度内，从而保证整个仪表的测量精度。人工档位调节增加了仪表操作的复杂性、影响了数据测量的实时性，同时档位调节通常采用机械转扭增加了仪器的不可靠性和接触电阻对测量精度的影响。是否可由单片机自动选择量程档位呢？答案是肯定的，传统的方法是采用可软件设置增益的放大器。

1设计任务与要求

设计并制作一个程控放大器。通频带10Hz-150KHz，输入阻抗大于500KQ,最大输出10VPP。增益可调范围0-6