程控放大器的设计.ppt

1、程序设计师放大器的设计、院系：信息工程学院专业(级): 电信0.4级两组学生名称：于丽指导人民教师：李泽光、概要、程序设计师双放大器(PGA )是PGA在程序计程仪和指令控制下其男同志等性能改变的放大器，是PGA的基本阿纳计程仪开关由数字编码控制。 数字编码可利用数字硬件电路实现，也可利用计算机硬件根据需要控制。 1.1论文(设计)工作的理论意义和应用价值，目前，随着数字化技术的发展，各种测量仪器越来越倾向于取得数字化和智能化方向的发展。 这些个的数据老虎钳一般由前道工序传感器、放大器电路和后端数据处理电路组成。 其中，后端数据处理电路通常采用高精度A/D和高速单片微型计算机来保证仪表的精度和

2、速度要求。 在前道工序电路中，传感器输出信号的幅度和驱动能力微弱，因此必须连接高精度的测量放大器，以满足后端电路的要求。 在自动控制系统和智能设备中，在被测量信号的振幅的变化范围宽的情况下，为了保证测量精度的匹配性，经常采用改变范围的方法，可以用程序设计师放大器自动切换范围。 改变微波炉的话，测量放大器的男同志也会相应地改变。 这种变化通常是自动进行的。 即，不需要人为地变更电路连接，而是用软件来实现放大器的增益的变化。 PGA在现代测量系统中经常被使用。 随着各种新型零配件的发展，实现PGA并不难，但由于PGA必须具有自动调节增益的功能，其精度经常受到使用一些调节零配件的影响。 在精密测量的

3、情况下，PGA的精度要求比较高，希望实现比较精密的PGA。 1.2目前研究的概况和发展趋势是，在各种仪表设备的传感器不同的测试中，其输出信号的振幅可能相当不同，因此传统的处理方法是对放大器加以手动范围调节，以保证后端的A/D采集输入端的信号在一定的振幅内，保证仪表整体的测量精度。 但人工换挡调整增加了仪表操作的复杂性，影响了数据测量的实时性，换挡调整通常采用机械扭转，提高了仪表的可靠性和接触电阻对测量精度的影响。 另外，以往的方法如AD8321芯片那样采用可以用软件设定增益的放大器，如AD8321那样价格比较高，选择移位也少(TI的pga103、206等仅为34速)。 有些数控放大器可以满足核

4、设备的线性、增益稳定性和自动稳定谱的增益要求。 系统保证了放大器的增益稳定性和线性指标，使云同步降低了放大器的输入阻抗，必然对前级电路的输出阻抗提出更高的要求。 在实际应用中，增大反种子文件电阻可以提高输入阻抗，并可根据需要增加一级电压跟随器电路，电压跟随器的输入阻抗极高，电路中的导通电阻对男同志的影响可以忽略，各级男同志完全与所选电阻一致目前采用常规单片微型计算机自动选择量程，采用由非易失性数字音量和仪表放大器组成的高精度、多量程、低成本程序设计师双放大器。 以单片微型计算机(或计算机)为基础的仪器测量系统的出现，是电子发电工测量的重大变革，具有广阔的应用前景。2.1程序设计师双放大器系统的

5、原理分块图，本文设计的程序设计师双放大器电路系统主要采用单片微型计算机最小系统、天线计程仪开关CD4051和放大器芯片LF353。 可程序设计师放大器整体的设计原理分块图如下图所示。 如左图所示，控制接口以AT89C51单片微型计算机作为程序设计师bull放大器电路的控制中心，放大部在LF353运算放大器两级进行放大，在柱形计程仪控制CD4051中选择放大倍率。最后，将正弦波信号加到放大电路的输入端，通过用示波器观察输出端测量的波形并显示，或者用毫安显示观察结果，以不同的放大率显示不同的放大现象。 2.2硬件电路零配件选择2.2.1单片微型计算机的选择，该设计由89C51单片微型计算机控制。

6、89C51单片微型计算机的大头针如右图所示，采用了4.0的双列直插式封装方式。 89C51单片微型计算机有很好的记忆效应，内部结构丰富，能够实现多种运算功能，具有很好的复杂电路控制处理能力。 8二进制位CMOS单片微型计算机搭载了低电功耗、高性能的4KB闪存，时钟频率达到20MHz，具有4K字节的电写入和擦除可编程计程仪空间，能够快速擦除编程计程仪写入新的编程，实验容易。 89c 5.1单片微型计算机的内部结构图如上所述，89c 5.1单片微型计算机内的各个功能零配件由单个男低音连接，包括微处理器(电脑CPU )、数据存储器(RAM )、计程仪存储器(ROM )、8位并行I/O端口、串行端口、

7、16位计时器/计数器、2.2.2开关电路的选择和指拨开关可以用来控制开关电路，在测试时使用指拨开关是方便的，而在选择开关电路时不能进行柱计程仪的控制，仅需要手动控制，因而本设计是在放大器电路中使用天线计程仪开关CD4051来实现开关电路的并联连接。 CD4051在放大电路中驱动力强，根据设计，每个CD4051使用3个开关。 因此，在两级放大电路中，仅需要两个CD4051。 这样可以实现“以软件实现硬件”的原则，从而降低外围硬件的成本。 1. CD4051大头针图CD4051是单侧8通道的单极八掷开关。 其大头针结构如下图：2. CD4051大头针功能说明CD4051相当于单刀直投开关，开关接通

8、哪个通道由输入的3位地址查询密码ABC决定。 在图1中，c、b、a是二进制控制输入端，改变c、b、a的数值，翻译8种状态，选择其中一个开启投入产出。 “INH”为禁止端，“INH”=1时，各通道不导通，INH=0时，通道接通。 改变图中的IN/OUT07以及OUT/IN的传达方向，可以作为多路选择器或逆多路选择器使用。 表1 :单八路天线计程仪开关CD4051真值表、2.2.3放大器芯片LF353双JFET输入运算放大器、放大器芯片LF353双JFET输入运算放大器的大头针如下图5所示：图5放大器芯片LF353双JFET输入运算放大器如下图所示，74LS07在正向驱动元件中具有升压功能，与此相

9、对，MC1413是反向驱动元件，驱动功能不同，因此正使用不同的电路。 电路的电流和电压达不到需要的电路的电流和电压时，需要驱动电路。 本系统在放大电路中选择7407。 由于74ls 0.7具有正向驱动功能，所以两级放大电路使用74ls 0.7来驱动4051。 左边是74ls07大头针图，右边是MC1413大头针图，2.3系统的具体设计与实现是2.3.1主要模块硬件设计，1 .单片微型计算机最小系统图6单片微型计算机最小系统电路，该程序放大电路， 使用最小系统板的一部分8255和牛鼻子板，可以如前述图6所示，通过8255C通讯端口读取牛鼻子板，并由单片微型计算机来控制需要放大的倍数，因此，该最小

10、系统可被操作员计程仪，并由单片微型计算机来控制放大电路，从而实现正弦信号的放大。 2、可控增益放大电路的设计通常是以反相放大器或同相放大器为原型设计的可程序设计师放大器，因为可程序设计师放大器发生了千变万化，但不能脱离三种基本类型：反相放大器、同相放大器和差动放大器，差动放大器实现程序设计师困难如下图所示，左图是反相放大器，右图是同相放大器。增益方面，通过在反相放大爱情动作片Av=- R1/R同相放大爱情动作片=1R1/r，本稿中设计的可程序设计师放大电路采用同相放大器，其中，在模拟计程仪开关的导通电阻部分采用划线咖啡师，能够通过调节电阻来适当地减少误差。 一次控制增益放大电路如下图所示，放大

11、电路采用LF353运算放大器，其中U1为电压跟随器，可提高驱动能力，U2为放大器，放大倍率k=Rf/R1 1，所设计的三路放大倍率分别为1倍、3.16倍、1.0倍，即增益开关是为了选择CD4051以可编程方式实现的，当处于相同时刻的电路导通时获得相应的增益，而Rx消除存在于电路中的无法消除的误差(例如读取电阻、模拟计程仪开关的电阻等)。 地图1.0的一次控制增益放大器电路是这样的二次程序设计师放大器，其实现040dB的电压增益并且可逐步调整至10dB。 除一级外，通过级联反应连接相同一级的可控增益放大电路，选择合理的信道即可实现040dB的可控电压增益，二级原理与一级相同。 二级通过合理组合电

12、阻的电阻值和导通的通道，控制040dB的男同志数。 当男同志为040dB时，电源电压为5V，与LF353直接耦合，因此，信号中若有一点直流成分，则经过2阶段的放大，会发生较大的平掌门人失真，因此，为了避免这种情况，在各阶段的放大后追加电容(比较去除直流，通过次低频)。 本系统在二段放大后加上电压跟随器输出。 由于电压跟随器的输入阻抗极高，加之天线计程仪开关的导通电阻对男同志的影响可完全忽略，所以各级的男同志完全依赖于所选的电阻。 在此，我们利用P1.0、P1.1控制第一级，利用P1.2、P1.3控制第二级，对P1通讯端口赋予不同的值，从而选择不同的分支电路，控制放大电路而放大不同的倍数。图1.

13、1的二次放大电路、2.3.2系统软件设计、1 .算法描述通过代入单片微型计算机的P1通讯端口的P1.0-P1.3，控制CD4051开关电路，选择不同的放大倍率。 利用单片微型计算机最小系统的8255个PC通讯端口来控制牛鼻子板，实现其功能。 2 .理论计算(1)电压跟随器： Ui=Uo (2)同相比例放大器：Uo=(1 Rf/R1 ) Ui 3.实际测量结果和分析1 )向放大因子的测量放大器电路的信号输入侧输入正弦信号，通过单片微型计算机控制4051和牛鼻子板来选择放大器0dB-40dB，并且使用毫米波P1通讯端口被给予不同值，并且不同的开关电路被接通以控制不同的放大率。 2 )放大电路的电阻

14、的测量，基于同相比例放大器的公式，调节滑动变阻器可以得到比较合理的电阻值。 本设计选择的引体向上电阻值为10k .图1.2系统的主程序图，2.5程序设计师双放大器系统的应用2.5.1程序设计师双放大器技术在数据采集系统中的应用，数据采集系统为以89C51为中心的典型最小系统。 在系统中作为模拟计程仪/数字转换器采用，以可程序设计师放大器为多路选择器辅助，强调本文讨论的重点，具体电路在此不解释。 数据采集系统的关键技术是对数据进行多次采样。 由于程序设计师子放大器的放大率由实际采样值的大小决定，所以在刚开始采样时，PGA无法判断需要放大多少。 倍率过小时会产生大的误差，失去意义的倍率过大时会超过

15、摇镜头，容易导致错误的结果。 决定放大率，必须由具体的信号大小决定。 使用可程序设计师放大技术，使收集的信号更接近现实值，减少量化误差，提高采样数据的可靠性和精准性。 特别是，微弱信号采样能够大大扩大量测仪器的动态测量范围，因此使用程序设计师放大器收集信号幅度差异很大的复用数据有非常重要的意义。 2.5.2柱形放大技术在光栅干扰作用仪中的应用，在光栅划线机中，分度信号是用受光器对在光栅干扰作用仪中产生的干扰作用条纹进行变换的信号。为了提高分度基准的极限分辨率，在需要细分分度信号的云同步中，为了提高光栅划线机的定位精度，需要利用细分脉冲控制电动机的分级调速。 光栅干扰作用计输出的信号较小，不能直接利用。 因此，需要用前置放大器将其放大为47V的大信号，波形接近正弦波形。 当然在刻划的整个过程中，前置放大后的信号的振幅可能会变化几伏特而产生误差，所以需要为了确保适当的精度而适当地变更电路。 现在，在实验性的格子刻划过程中，成功地扩大和细分普拉姆计程仪。 由于计程仪程序控制花费时间，在高速数据采集系统中，程序设计师放大器的使用受到限制。 使用可程序设计师放大器，必须根据实际情况，合理选择比较高速的微处理器和高速的A/D转换器。 结论本文设计的可程序设计师放大器系统主要采用单片微型计算机最小系统，天线计程仪开关芯片CD4051和放大器芯片LF353。 其最小系统板