工学程控增益直流放大器.doc

[工学]程控增益直流放大器程控增益直流放大器摘要本着准确、可靠、稳定的原则,采用了分级设计,匹配互连的基本思想。本设计总共由五个模块组成:直流稳压电源、信号变换放大电路、前端低通滤波电路、dac程控增益可调电路、单片机最小系统。ADS1286衰减器利用电阻网络的可编程性,实现衰减器衰减率的数字编程。单片机键盘显示处理模块除可以对输入信号的处理还可以进行数字处理及对ADS1286的控制。uracy,reliabilityandstability,thissystemisdesignedfromtoptobottom,:aregulatedDCsupply,signalconversioncircuit,aLow-passFilter,aDACprogrammedadroitlyandtheminimalsystemofsingle-,-timecontrolofthetransmissionofinputsigal,、任务设计并制作一个增益可程控的放大器,结构框图如下图+放大器+uIu-O-增益程控单元显示LCD键盘二、(1)增益(A)范围:1~100;输入电阻不小于100kΩ;引入滤波环节,带宽限制在0~5Hz,对频率为50Hz的信号衰减应大于40dB。(2)输出电压u的峰峰值不小于2V;当A=100,输入u=0V时,输出直oI流偏移量mV,噪声电压峰峰值不大于20mV。,U,5O(3)增益可通过键盘设定,按1、2、5规律选择;利用液晶显示设定的增益和输出电压值,%。(4)在设定的各种增益值下,实际增益(A)与设定增益(A)的相对误差sgA,Asg,%(以测得的最大值评定成绩)。Ag(5)自制满足要求的直流电源。(1)实现自动调零功能:使当A=100,u=0V时,输出直流偏移量ImV;,U,1O(2)实现增益的自动校准:使在设定的各种增益值下,实际增益与设定增A,Asg,%益的相对误差。Ag(3)完成输入电压(通过输出电压和设定增益计算得到)的采集、存储。采样速率10~100ps可调,分辨率不低于10位,存储时间不少于5分钟,且掉电后数据不丢失。(4)实现按时段查询功能,即输入日期和时间后,调出相应数据并绘制变化曲线。(5)其它创新。三、评分标准项目满分设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图50及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析。基本要求实际制作完成情况50完成第(1)项10完成第(2)项15发挥部分完成第(3)项10完成第(4),本系统的组成方框图如图1所示,下面对每个框内电路的设计方案分别进行论证与比较。2(1放大方案方案一:简单的放大电路可以由三极管搭接的放大电路实现。为了满足增益0-100倍,而且步距可调的要求,可以采用多级放大电路实现。对电路输出用二极管检波产生反馈电压调节前级电路电路实现自动增益的调节。本方案由于大量采用分立元件,如三极管等,电路比较复杂而且难于调整,尤其增益的定量调节非常困难。此外,由于采用多级放大,电路稳定性差,容易产生自激现象。方案二、同相控放大器同相型放大器的基本电路如图3所示,放大器的增益G也只取决于回馈电阻Rf和电阻Ri,即:G=1+Rf,Ri(2)图3同相放大器的基本电路实际运用中,可以采用如图4所示的电路。在图4(a)中,由于运算放大器的输入阻抗很高,尤其对于场效应输入型运算放大器,输人阻抗可达10n,因而开关的导通电阻对放大器增益的影响可以忽略不计。在图4(b)中,利用运算放大器的高开环增益特性和负反馈,开关的导通电阻对增益的影响基本上得以消除。该类电路的优点是开关导通电阻对电路的增益影响小,因此特别适用于采用模拟电子开关控制的场合。电路的不足之处是:电阻的匹配,阻值的误差,温度特性的不一致等都会导致其性能不太理想,而且占用体积大,速度慢。因此,给调试工作将带来很大的困难。图4同相型可变增益放大器的电路方案三、DAC型可控放大器DAC型程控放大器由DAC和运算放大器组成,其原理是利用DAC的乘法功能实现可变增益控制。