数控增益放大器实验.ppt
可编程数控增益放大器的设计与制作
可编程数控增益放大器的设计与制作作者:徐继业[摘要]当接通电源时，220V电压经过桥式整流、滤波电容、稳压二极管等转化为正负15伏电源，给放大器供电，本文主要介绍用计数器控制放大器的放大增益的不同，从而得到想要的放大倍数。
就是给计数器脉冲使计数器计数，同时在四个数据输出端输出不同的状态经反相器和模拟开关使对应输出端的电阻工作，给放大器一个输入信号，由前面的工作电阻的大小决定了输出放大增益的大小。
我们使用的芯片有：放大器UA741、模拟开关C4066、计数器74LS161、反相器74LS04。
[关键词]数控增益16 放大一、设计思路、方案对比与选择1、设计思路数控增益放大器是计算机控制模拟系统中经常用到的，要做出这样的增益放大需找一个切合实际的题目，题目的选择是做增益放大的关键。
我们做的是用放大器来实现增益，我们所选的放大器是uA741。
首先给放大器一个信号。
然后再用4个不同阻值的电阻。
让它们进行不同的并联，使其产生不同的变化，出现不同的阻值。
要实现这样的变化，我在前面使用了16进制的计数器来实现，它可以产生16种不同的状态。
计数器的工作是用一个开关来实现，用一个开关给它脉冲让它产生16种不同的状态。
计数器从Q0Q1Q2Q3出来的初始状态我们设置为0000，以后每次摁一下后面就加1。
直到计数器出现1111时，是计数器的最后一种状态，也是这个电路增益到最大的值。
然后依次循环。
在计数器后面我加了个反向器，这个反向器的作用是因为，在反向器后面需要一个4066的模拟开关，要使这个开关工作，必须先要给它一个高电平才可以来使模拟开关工作。
我们这个电路是需要低电平才可以工作，这样就必须使用一个反向器。
让模拟开关的一端接入高电平，高电平进入反向器转化低电平，这样就可以使整个电路处在工作的状态。
整个电路的计算可以用公式来计算，这个放大的倍数在于放大器2、6脚的电阻，我们所选的是100K。
公式为：AV=1+R7/Rx，当计数器出现0001时，它的放大倍数为11倍：AV=1+100/10=11。
新型多路数控增益放大器
ｎ ）镀金 引脚 ： 引脚长 ５ｍ ｍ。
大器具有 良好的温度特性 ， 适用于军事 、 商业 、 工业 、 民
用领 域 。
２ 功能特性与电路原理
２ １ 功能特性 ． 多路 数 控增 益 放 大 器 是 对 一 ５Ｖ一 ＋５Ｖ 的模 拟 信号进行可控放大 ， 取绝对值输 出的模 拟接 口模块。 模块有 ８ 个输入通道 ， 通过数字量控制 ， 可任选其中一 路进 行 输 入 。 ８ 增 益 控 制 端 子 ， 输 入 的信 号 按 有 位 对
ｆ 大可 控增 益 ： ６ｄ ）放 一１ Ｂ～ ＋１ Ｂ； ６ｄ ｇ ）放 大器线 性度 ： ％ ； ≤２
１２６信号如直接采用 Ａ Ｄ转换器 ， ／５ ／ 该信号则 已无分 辨率可言。这样必需通过放大器进行预放大。
开 发研 制 的基于 微组 装工 艺 的集成 化高 精度 多 路
ｈ 增益调节 ： 位数控（ Ｏ— ７ ， ６ ） ８ Ｇ Ｇ ）２ 级线性 ； ５ ｉ ）输入阻抗 ： ５０ｋ ； ＞ ｔ １ ｌ ２ ｊ ）输出电流： ２ｍ ； ＞ Ｉ Ａ
ａ ）供 电电源 ： １ ； ± ２Ｖ ｂ 输入信号幅度 ： ５Ｖ一＋ ； ） 一 ５Ｖ ｃ ）输入通道数 ： ３位数控 （ ０～ ２ ， 通道信号 ｓ ｓ ）８
输 入 （ ｉＯ—Ｖｎ ） Ｖｎ ｉ７ ； ｄ ）输 出信 号 幅度 ： ０一＋ ５Ｖ；
ｅ ）输入信号频率 ： ５ｋ ｚ ＞ Ｈ ； １
放大器 电路进行增益调节 ， 改变增益控制 电阻 的阻值 达到放大量的变化 ， 当遇到具有 ＋ 极性的输入信号 ／一 时， 处理起来更加繁锁 。另外 ， 在小信号 的状态下 ， 如 采 用常用 的 ８位 Ａ Ｄ转 换器 ， 个 ５Ｖ（ 量程 ） 输 ／ 一 满 的 入信号的分辨率为 １２６ 一个 ２ ５ Ｖ输入信号通 过 ／５ ， ． 放大至满量程后 ， 的分辨率将 提高 １ ， 它 倍 一个小 于
数控放大器
数控放大器数控放大器一、引言随着可变增益放大技术的不断发展,它在自动测控、智能测控、智能仪器仪表等重要领域的应用也越来越广泛。
可变增益放大器的增益改变方式主要有人工 (或机械) 和程控两大类(后者一般借助μP) ,具体方法有多种,每种方法各有其优点和局限性。
从理论上讲,改变集成运算放大器(运放) 的反馈电阻或输入电阻,即可改变放大器的增益。
但简单地改变反馈电阻或输入电阻所得到的可变增益放大器,往往并不具备理想的性能,有的根本不能正常使用。
二．方案论证与比较方案一、利用场效应管的可变电阻区改变反馈电阻图2场效应管特性曲线由图2场效应管特性曲线可以看出，UDS小于1V，UGS不变时，ID随UDS的增加而增加，与电阻特性一致，并且UGS改变时ID—UDS曲线斜率跟着改变。
也就是说，场效应管可以用作受UGS控制的压控电阻。
该方案是将场效应管接入运放的T型反馈网络，使运放的等效反馈电阻随场效应管DS间电阻的变化而变化，电路如图3所示。
图3 利用场效应管的数控放大器数字信号通过D/A转换为模拟信号，输出通过分压接到场效应管门极（G）。
场效应管的源极（S）和漏极（D）间的电阻变化引起反馈电阻变化，继而引起放大器放大倍数的变化。
T型电阻网络的等效电阻是：由上式看出，该方案的缺点是：当RT增加时放大倍数A会减小，而RT线性变化时，放大倍数A不是线性变化的。
控制电压线性变化时，放大倍数不是线性变化。
要得到线性变化的放大倍数，需要较复杂的软件支持。
方案二、用集成多路模拟开关改变电阻用不同阻值的固定电阻,通过集成多路模拟开关(如CD4051 等) ,将其分别接入运放的输入回路,以此来达到改变输入电阻的目的,从而实现对信号的放大或衰减,即改变放大器的增益,其原理如图5 所示。
图5 用集成多路模拟开关构成的程控增益放大器用集成多路模拟开关构成程控增益放大器,还有一种常用的方式,即用数个运放分别接成同相输入深度负反馈放大器后串联成多级同相放大器,再用模拟开关控制各运放单元反相输入端外接电阻与公共地端的通、断状态,进而控制放大器的增益。
数控增益放大器设计
福州大学《电子技术综合实验》课题：数控增益放大器姓名：张全宇学号：011100938学院：电气工程与自动化学院2011级9班指导老师：张选利实验时间：2013年6月28-30日目录一、实验任务 (3)二、实验目的 (3)三、实验设计 (3)四、实验内容 (5)五、元件清单 (5)六、心得体会 (5)七、参考文献 (5)一、实验任务设计一个数字控制增益的放大器，要求在控制按键的作用下，放大器的增益依次在1~8之间转换，同时用LED数码管显示放大器的增益。
二、实验目的通过本实验，熟悉运算放大器、计数器、数据选择器、加法器、译码/显示电路的用法。
三、实验设计按照要求，放大器的增益应在1~8之间，因此，可选择图1-1所示的同相比例放大器，其电压增益为211uf R A R =+图1-1 同相输入比例放大器如果取R1=10k Ω,则可以通过改变R2实现增益的改变，当R2=0时，Auf=1；R2=10 k Ω时，Auf=2；R2=20 k Ω时，Auf=3；依次类推，当R2=70 k Ω时，Auf=8。
为达到放大器增益数字控制的目的，可由数据选择器和电阻构成数控电阻网络，代替图中的R2，通过改变数据选择器的地址编码，实现数控电阻的目的，由此设计出图1-2所示的电路。
图中用74LS160构成八进制计数器，计数器的Q2、Q1、Q0作为数据选择器CC4051的地址输入。
每按动一下按键S1，计数器加1，数控电阻网络的等效电阻发生变化，由此控制放大器的增益在1~8之间变化。
为了直观地显示放大器的增益，译码/显示电路如下图所示。
图中74LS283为二进制加法器，通过加一运算，将计数器的值转化为电压放大倍数。
四、实验内容1、按照实验要求设计电路，确定元器件型号和参数。
2、按图在实验板上搭建电路，检查无误后通电调试。
3、检查电路功能是否符合要求，指示是否正确。
4、对测试结果进行详细分析，得出实验结论。
五、元件清单六、心得体会这次试验，明显比第一次的四人抢答器思路清晰。
《可编程增益放大器》课件
将可编程增益放大器与MEMS技术结合，可以实现微型化、集成化和智能化。这种融合有助于提高系统的可靠性 和降低成本。
与人工智能技术的融合
结合人工智能算法和可编程增益放大器，可以实现自适应控制和智能信号处理。这种融合有助于提高系统的智能 化水平和处理复杂信号的能力。
感谢观看
01
02
03
增益精度
可编程增益放大器的增益 值应能够精确地达到设定 值，误差应保持在较低的 水平。
增益线性度
增益值与控制电压或数字 代码之间应具有良好的线 性关系，以确保信号处理 的准确性。
温度稳定性
增益值应具有较低的温度 系数，以减小由于温度变 化对增益精度的影响。
带宽增益乘积
带宽
可编程增益放大器的带宽 应足够宽，以满足不同应 用的需求。
音频信号去噪
通过调整增益和滤波器参数，可编程增益放大器 能够有效地去除音频信号中的噪声，提高信号的 信噪比。
音频信号均衡
在音频信号处理中，可编程增益放大器可以用于 均衡不同频段信号的幅度，以改善音频质量。
图像信号处理
图像信号增强
通过调整图像信号的增益和对比度，可编程增益放大器能够改善 图像的清晰度和质量。
确定编程语言
选择适合的编程语言，如C、C或Python等 。
编写控制程序
根据需求，编写控制可编程增益放大器的程 序，实现增益调整、模式切换等功能。
调试程序
对程序进行调试，确保其功能正确、稳定。
测试与验证
搭建测试平台
01
根据测试需求，搭建合适的测试平台，包括信号源、示波器、
频谱分析仪等。
测试性能指标
新材料
采用新型半导体材料，如硅碳化物和 氮化镓等，能够提高可编程增益放大 器的性能。这些材料具有高电子迁移 率、高热导率和优良的化学稳定性。
数控增益放大器
设计题目：数控增益放大器系别：电气工程及其自动化班级：1201812学生姓名：***指导教师：***成绩：________________________年月日课程设计任务书年月日目录第1章绪论 (1)1.1 选题目的 (1)1.2 设计任务 (1)1.3 设计参数要求 (1)第2章电路的方框图 (2)2.1电路的方框图 (2)2.2方框图的原理说明 (2)第3章元器件选择 (3)3.1脉冲信号产生电路 (3)3.2分频电路 (3)3.3 数字量增减控制电路 (3)3.4 8位数字量产生电路 (3)3.5 数控增益放大电路 (3)3.6 电流放大电路 (3)第4章整机电路的工作原理 (14)4.1 整机原理图 (14)4.2 整机电路原理 (14)第5章参数分析和计算 (15)5.1 脉冲信号产生电路 (15)5.2分频电路 (15)5.3 数字量增减控制电路 (15)5.4 8位数字量产生电路 (15)5.5 数控增益放大电路 (15)5.6 电流放大电路 (15)收获和体会 (17)设计心得 (17)致谢 (17)附录 (18)第1章绪论1.1选题目的本设计是集成电路运放器的简单应用，通过开关电路的操作，影响数控电阻网络，从而达到以数控电阻来实现一个放大的增益依次在1-8之间转换的目的，同时用双踪示波器显示放大器的增益大小，使我们更加直观地观察其大小变化。
1.3设计任务设计一个数控增益电压放大器1.4设计参数要求1. 放大器的电压放大倍数采用数字控制方式调节，调节范围：（1/256~255/256）（1~10）倍2. 被放大的信号频率：100Hz~100kHz,信号幅值≤1V3. 手动调节增益，每秒5个数字量增减4. 放大器输出正弦信号电流幅值≥50mA1第2章电路的构成及工作原理2.1 电路方框图图2-1 数控增益放大器电路方框图2.2 方框图的工作原理设计原理：根据设计要求，首先要给电路每秒5个数字量增减，就是要在电路开始给5Hz的时钟脉冲。
可数控调节增益的测量放大器
可数控调节增益的测量放大器作者：牛秀范叶明朗李晶摘要本设计由三个模块电路构成，前级为信号变换电路，高共模抑制比仪表放大器，单片机控制数控电位器X9C103构成的可变增益放大模块，以及单片机键盘显示处理模块。
信号变换电路将单路信号转变为极性相反幅值相同的差模信号，而仪表放大器组成的次级电路经过优化，实现了很高的共模抑制比。
我们利用可控电位器x9c103实现了较小步长的数控增益调节。
单片机键盘显示模块负责与用户的界面接口。
一方案设计与论证根据题目要求，我们分以下两部分进行方案设计与论证。
1.测量放大器电路。
分为两部分考虑：（1） 低噪声前置放大器方案一：利用场效应管构成差动放大电路，再通过次级运放放大构成场效应管输入型测量放大器。
其电路图如图1-1所示。
该电路的特点是输入共模抑制比CMRR较高。
此电路可以提高输入阻抗和降低噪声，但场效应管的参数匹配值影响抗噪声性能的高低，失调电压和失调电流等参数受到放大器本身性能限制不易进一步提高。
引入该分立元件将导致调试复杂化，可靠性将下降。
图 1-1方案二：如图1-2，此方案是利用较成熟的三运放仪表放大器结构，该电路结构简单，只要OP放大器的性能对称，其漂移将大为减少，即使在电压增益很大时，共模抑制比也相当高，完全可以满足题目要求。
此电路的优点在于输入电压接在两个运放的同相端，输入阻抗高，共模抑制比大，可满足要求。
由电路的对称性可知共模信号被有效地抑制，而差模信号放大了10倍，从而提高了共模抑制比。
另外，温度在输入端引起的漂移施共模信号，对输出电压影响很小，无需另加补偿。
在实际操作中可以考虑使用双运放，以实现最大限度的结构对称。
OP07运放的SR经过计算满足题目通频带的要求。
而且该电路调试也比较方便。
综合考虑我们选择了该方案。
图1-2（2） 数控增益放大器方案一：采用模拟开关或继电器作为开关，构成梯形电阻网络，由单片机控制继电器或模拟开关的通断，从而改变电压增益。
可控增益实验报告
一、实验目的1. 了解可控增益放大器的基本原理和设计方法。
2. 学习使用宽带压控增益放大器（VCA）实现可控增益。
3. 掌握放大器性能测试方法，包括增益、带宽和噪声等参数。
4. 通过实验验证可控增益放大器在实际应用中的效果。
二、实验原理可控增益放大器是一种能够根据输入信号的大小自动调整增益的放大器。
其主要原理是利用电压控制元件（如VCA）对放大器的增益进行调节。
本实验中，我们采用宽带压控增益放大器VCA821实现可控增益。
三、实验器材1. 宽带压控增益放大器VCA8212. 射频信号发生器3. 功率计4. 信号分析仪5. 电缆、连接器等四、实验步骤1. 搭建实验电路：按照实验原理图连接电路，包括VCA821、射频信号发生器、功率计和信号分析仪等。
2. 设置信号源：将射频信号发生器输出频率设定为100MHz，输出功率为0dBm。
3. 调整VCA821：通过调整VCA821的控制电压，观察输出功率的变化，记录不同增益下的输出功率。
4. 测试增益：使用功率计测量不同增益下的输出功率，计算增益值。
5. 测试带宽：使用信号分析仪测量放大器的带宽，记录带宽范围。
6. 测试噪声：使用信号分析仪测量放大器的噪声系数，记录噪声系数值。
五、实验结果与分析1. 增益测试：实验结果显示，当输入信号为5mV，频率为100MHz时，输出电压有效值为2.9V，增益大于52dB。
在不同增益下，输出功率的变化与增益值基本一致。
2. 带宽测试：实验结果显示，在50MHz-160MHz频率范围内，增益波动都在2dB内，通频带在60MHz-200MHz内。
3. 噪声测试：实验结果显示，放大器的噪声系数在-3dB左右，满足实际应用需求。
六、实验结论1. 可控增益放大器能够根据输入信号的大小自动调整增益，实现信号的放大和抑制。
2. 宽带压控增益放大器VCA821能够满足本实验对增益、带宽和噪声等方面的要求。
3. 通过实验验证，可控增益放大器在实际应用中具有良好的性能和效果。
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THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2020/11/102020/11/102020/11/102020/11/10
谢谢观看
电子技术综合性实验
数控增益放大器的设计
一、实验目的
1、掌握电路板焊接技术； 2、学习调试系统电路，提高实验技能； 3、通过本实验，熟悉运算放大器、计数器、数据选择器、
加法器、译码/显示电路的用法。
二、实验内容
1、设计任务：
设计一个数字控制增益的放大器，要求在控制按键的 作用下，放大器的增益依次在18之间转换，同时用 LED数码管显示放大器的增益。
发生变化，由此控制放大
器的增益在1~8之间变化
3.设计要点:
根据设计要求，数控增益放大器主要由以下部分组成： 显示电路：要求是显示1-8，计数器的Q2、Q1、Q0 出来是0-7，考虑用 74LS283二进制加法器。通过运 算，将计数器的值转化为电压放大倍数。 数码管共阴；串限流电阻。
输入输出电压都能测量验证
三、实验要求
画出电路原理图，并弄懂各部分的工作原理及作用； 按原理图焊接线，并认真检查电路； 按要求调试电路，实现各部分电路功能； 列出元件清单，给出芯片管脚； 分析调试中发现的问题及故障排除方法
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2020/11/102020/11/10Tuesday, November 10, 2020
。2020年11月10日星期二2020/11/102020/11/102020/11/10
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年11月2020/11/102020/11/102020/11/1011/10/2020
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020/11/102020/11/10November 10, 2020
3.设计要点:
根据设计要求，数控增益放大器主要由以下部分组成：
增益控制电路：为达到放大器增益数字控制的目的， 可由数据选择器和电阻构成数控电阻网络，代替图 中的R2，通过改变数据选择器的地址编码，实现数 控电阻的目的，参考电路如下：
考虑采用芯片CC4051
考虑用74LS161构成八进 制计数器，计数器的Q2、 Q1、Q0作为数据选择器 CC4051的地址输入。每按 动一下按键S1，计数器加1， 数控电阻网络的等效电阻
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2020/11/102020/11/102020/11/1011/10/2020 7:59:15 AM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2020/11/102020/11/102020/11/10Nov-2010-Nov-20 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2020/11/102020/11/102020/11/10Tuesday, November 10, 2020 • 13、志不立，天下无可成之事。2020/11/102020/11/102020/11/102020/11/1011/10/2020
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.循环显示（1-8）； 输入输出电压都能测量验证； 要求电路主要选用中规模TTL或CMOS集成电路。
3.设计要点:
根据设计要求，数控增益放大器主要由以下部分组成： 同相比例放大电路：
电压增益为
Auf
1
R2 R1
如果取R1=10kΩ,则可以通过改变R2实现增益的 改变，当R2=0时，Auf=1；R2=10 kΩ时，Auf=2； R2=20 kΩ时，Auf=3；依次类推，当R2=70 kΩ 时，Auf=8。 电路可考虑用运放（LF412）组成。