基于单片机的程控放大器的设计与应用

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1、基于单片机的程控放大器的设计与应用本作品以51单片机为核心，通过数模转换器与压控放大器AD603的配合，实现了增益可控的程控放大器的设计。放大器的增益可通过单片机系统的键盘输入来进行人为控制，具有电路简单、增益可调、性能优越、成本低廉等特点。随着电子技术的日益发展和进步，程控放大具有广泛的应用前景，并将作为基本模块出现在诸多电子产品当中。关键词：51单片机；AD603；程控放大1引言　　随着电子技术的飞速发展，对信号处理要求的提升，信号可控放大显示出其重要性。当输入信号为弱信号的时候，信号处理电路需要具有放大功能。程控

2、放大器能能够针对输入信号的强弱，选择相应的增益的大小。在工业设计中非常重要。2系统设计　　程控放大功能可采用诸多方式完成。几种主流方案如下：　　方案1：基本的电压放大器可由运算放大器构成，其增益由反馈电阻与输入电阻之间的比例确定。基于此原理，可通过程控改变基本运算放大器放大电路中的反馈电阻大小来改变增益。最为直观的解决方案是由模拟开关选择多路不同阻值的电阻，使相应电阻接入反馈回路中，以达到反馈电阻的变化。单片机可控制模拟开关的选通，从而达到程控放大的目的。　　该方案明显的缺点是增益的变化是非连续的，若要使各级增益更为细

3、化无疑要有庞大的电阻数量和较多的模拟开关。而且模拟开关的导通电阻将会使放大器增益的精度降低，当反馈电阻较小时该影响尤为强烈。　　方案2：在方案1的基础上进行改进，可利用数模转换器内部所具有的电阻X络作为反馈电阻。电流输出型D/A芯片的参考电压引脚和电流输出引脚之间等效于一个数控的电阻X络，该X络较为精准和易于控制。采用该种方案的程控放大器，增益的细分程度取决于D/A转换器的精度（即位数）。　　该方案虽简化了电路的实现，提高了放大器的精度，但仍旧为增益非连续的放大器，对于对增益精度较高的应用仍不适合。　　方案3：采用压控

4、放大器。AD603是一款较为理想的压控放大器，具有低噪声、精密控制的可变增益放大器，外围电路简单，温度稳定性高，适合于本作品的制作。单片AD603的增益变化范围被限制在40dB，若想增大该范围只需级联多片该芯片并配合合适的级间耦合电路即可。　　该方案简单易行，实现效果好，本作品采用该方案实现程控放大。　　3电路设计　　如图1[1]所示，该电路构成了0-40dB增益可变的放大电路，带宽为30MHz。增益取决于VPOS引脚和VNEG引脚之间电压的大小。增益与电压之间满足线性关系，比例为25mV/dB。具体应用中可将VNEG

5、引脚接地，VPOS引脚接D/A转换器的输出。单片机通过I/O口控制D/A转换器的输出电压即可达到控制放大器增益的目的。　　　　　　　　　　　　　　　　　图1AD603管脚功能图　　为使得精度较高，本作品中使用12位D/A转换器DAC1230。该芯片具有较低的功耗（12mV/dB的比例计算出控制电压应为500mV，对于12位基准源为1.5V的D/A应送出的数据为1365。本系统的软件采用Keil集成开发环境进行C语言程序编写，并使用伟福仿真机进行在线仿真调试，保证了程序的高效稳定[3]。5结论　　经过仿真测验，本设计能够

6、实现通过键盘获取需要的增益值（以dB为单位），将增益值按照AD603的电压/增益关系转换为相应的控制电压值，以及通过该电压值计算出对应的2进制数据传送给DAC1230的功能。该设计电路简单、增益可调、性能优越，有较高的使用价值。