设计思路.doc

可控放大器烟台工程职业技术学院张毅韩宗兴杜永胜【摘要】本着简单、准确、可靠、稳定、通用的原则,采用了分级设计匹配互连的思想。系统的特色在于:通过模拟开关,改变反馈电阻阻值,从而改变放大器增益,增益从10dB到60dB可调步距为10dB。用单片机AT89s52对可编程滤波器芯片MAX262进行程序控制,可以同时对两路输入信号进行二阶低通、高通、带通、带阻以及全通滤波处理,滤波器的中心频率在15kHz~50kHz频率范围内实现64级程控调节,~64范围实现128级程控调节。一、设计与论证根据题目要求分以下几部分进行方案设计与论证:1、测量放大部分(1)前置放大电路的设计方案一:用LM324放大器,其电源电流很小且与电源电压无关,输入偏流电阻是温度补偿的,也不需外接频率补偿,可做到输出电平与数字电路兼容,但其带宽参数无法满足本设计要求故不采用。方案二:采用运算放大器F353,该芯片具有输入电阻高,输出电阻很低,负载能力强,增益带宽为4M。为了达到60DB增益采用两级放大,第一级放大倍数为2,总的放大倍数为第一级放大倍数与第二级放大倍数的乘积。图1(2)程控增益放大部分由一增益可软件编程的放大器,将不同幅度的模拟输入信号放大到某个特定范围,便于A/D转换器进行采样;或者将给定信号放大一个由软件设定的增益后输出。方案一:集成程控增益放大器。它们具有低漂移、低非线性、高共模抑制比和宽频带等优点,但其增益有限,只能实现特定的几种增益切换。所以我们不采用此方案。方案二:运放+模拟开关+电阻网络。如图1这种方法利用模拟开关切换电阻反馈网络,从而改变放大电路的闭环增益。此种方法通用性强,经济实惠,效果显著。所以我们用此方案。2、滤波部分在业自动化的许多领域都要使用滤波器。一般有源滤波器均由运算放大器和RC元件组成。方案一:使用RC网络,RC电路尽管可以做到体积小和廉价,但要满足此设计要求,需多个图2结构并联,网络仍然过于庞大。而且其上半周内电容C中积蓄得能量到下半周就会被电阻R消耗一半,,选择性差,效果同样不佳。所以我们不采用。图2方案二:使用MAX261可编程开关电容通用滤波器,它是美国MAXIM公司开发的一种通用有源滤波器,可用微处理器编程控制,方便的构成各种低通、带通、高通、陷波和全通配置,而且不需要外部元件,可靠性高,对使用环境的要求不高。如图3通过单片机(89s52)对该芯片的6个输入端进行有效设置可实现64个不同的中心频率而且Q值可达128完全满足本题目所以我们采用方案二。图3二、系统整体设计方案系统原理框图,见图4。采用模拟开关CD4051控制反馈电阻调节电压增益,优点是电路简单、通用性强。AT89S52直接驱动数码管显示,滤波部分芯片MAX261输入采用4013分频并用模拟开关控制。一、主要参数计算1、前端放大电路及程控放大部分放大电路采用反相放大放大倍数计算公式为Avf=-Rw/RfAv=20lgAvf当增益Av=10dBAvf==Rw/470。由此可计算出Rw=、30、40、50、60时Rw的值。调节Rw的值即可获得所需的增益。2、通频带计算系统选用模式一实现低通、带通,模式三实现高通。同时89C51的ALE信号送到MAX261的CLKA和CLKB引脚