基于单片机的程控放大器
基于单片机的可编程放大器硬件设计
综 上所 述 ， 案 三 中 采 用Ｄ／Ａ转 换 器 方 组 成 的 可 编 程 放 大 器 ， 有 较 好 的 微 机 接 具 带 能 满 足 题 目要 求 ， 选择 方 案 三 。 故
便 、 围 布 线 简 化 等 特 点 ， 可 以 采 用 性 信 号 则 是 指 输 出 既 有大 干 ０ 部 分 也 有 外 故 的
可实 现 量 程 多 级 变 化 而且 线 路 简 单 ， 由 但 改 变 反 馈 电 压 进 而 控 制 电路 增益 。 考 虑 又
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基于 单 片机 的 可 编 程放 大 器硬 件 设计 ① 工程技术
岛 盟 飞
（ 西南 交通大学 机械工 程学 院 成 都 ６１ ５ １ ６） ７
摘 要 ： 系统通过Ｓ Ｃ 片 对Ｄ 置数 ， 本 Ｔ 单 机 Ａ 再经过 后级放 大调理 电路 实现 了输 出信号峰峰 值受数 字信号控 制并使 得增益调 节达 到１ ０ 量 ００ 程。 在实现题 目功能时 ， 增加 了电源模块 ， 结合放 大电路 ， ／ 转换 电路 ， 片机最 小控制 系统 ， ／ 并 ＡＤ 单 Ｄ Ａ转换 电路 等构成 闭环 系统 。 通过 采 样 将实际值输 出到单 片机 ， 由单 片机进行比较调整 ， 制数 字量输 出， 而实现Ａ Ｃ 能。 控 从 Ｇ功 由于使 用了数字控 制与采样 反馈调整控制技术 ，
基于单片机的程控小信号放大电路
基于单片机的程控小信号放大电路作者：左中华,申铁权,刘晖来源：《软件导刊》2012年第12期摘要：主要研究基于单片机如何实现程控小信号放大电路。
其中心思路是通过单片机扫描按键输入信号并通过数码管显示，再把这个数值作为放大增益作用于运算放大器AD811。
对于这样一个系统，用户可以通过按键来实现自己想要的放大倍数并通过LED数码管表现出来。
采用AT89C51作为微处理器，DAC0832和运放AD811组成的程控放大器作为核心，实现增益连续可调。
关键词：微处理器；程控增益；D/A转换中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1672-7800（2012）012-0031-030引言随着科学技术的不断发展，对测试系统提出了一系列新的要求。
对微弱前置信号放大电路，有很多新技术。
使其向高准确度、多功能、高可靠性和低价格方向发展。
当前，随着数字化技术的不断发展，各类测量仪表越来越趋于采取数字化和智能化方向的发展。
这些设备一般由前端的传感器、放大器电路和后端的数据处理电路组成。
其中后端数据处理电路通常采用高精度APD 和高速单片机，以保证仪表的精度和速度要求。
对于前端电路，由于传感器输出信号的幅度和驱动能力均比较微弱，必须加接高精度的测量放大器以满足后端电路的要求；另一方面，传感器在不同测试中输出信号的幅度可能相差很多，传统的处理方法是对放大器增加手动档位调节以保证后端的APD 采集输入端的信号在一定幅度内，从而保证整个仪表的测量精度。
1系统总体方案本系统由单片机控制电路、程控放大电路、键盘电路、显示电路及其驱动电路组成。
通过键盘设置增益，显示器显示增益实现人机交互功能。
其中心思想是通过单片控制运算放大器的输入电阻从而实现增益可控。
如图1所示，运算放大器的电压放大倍数为A=-Rf/Ri。
要使增益可变，只要改变Rf或者Ri就可以。
设计思路是用DAC0832代替Ri，DAC0832相当于一个R-2R电阻网络，通过单片机控制其输入，实现对增益的控制，从而实现控制其放大倍数的目的。
程控放大器的设计与实现
程控放大器的设计与实现摘要本文介绍了一种可通过程序改变增益的放大器。
它与ADC相配合，可以自动适应大范围变化的模拟信号电平。
系统以89S51单片机作微处理器，运用NE5532芯片组成运放电路，采用CD4052芯片担任增益切换开关，通过软件控制开关的闭合或断开来达到改变电路的增益。
文章首先对系统方案进行论证，然后对硬件电路和软件设计进行了说明，最后重点阐述了系统的调试过程，并且对调试过程中遇到的问题以及解决方案进行了详细说明。
该系统设计达到了预期要求，实现了最大放大60db的目的。
关键词程控放大器；运算器放大器；单片机；增益The Design and Realization of Program-Controll AmplifierAbstractThis article introduces a amplifier which changes the gain through the software. It coordinates with ADC and adapts the simulated signal level with wide range change automatically. The system uses the 89s51 SCM as the core. The NE5532 chip composes the operational circuit and the CD4052 chip composes the gain switch. The gain of the circuit is changed by software which can control switch closed or disconnect.The article first demonstrates the system plan, then introduces the hardware and the software, finally explains the debugging process of the system with emphasis. It also especially analogizes the problem in the debugging process and the resolutions. This system design has achieved anticipative request and realized enlarged 60db most greatly the goal.Key wordsProgram-controlled amplifier; operational Amplifier; SCM; gain前言在计算机数控系统中,模拟信号在送入计算机进行处理前,必须进行量化,即进行A/D 转换[ 1 ]。
基于单片机的程控放大器设计
基于单片机的程控放大器设计引言：程控放大器是一种能够通过控制电子元件的放大倍数的放大器。
它可以根据输入信号的大小来自动调整放大倍数，以便在不同场景下提供最佳音频输出。
本文将介绍基于单片机的程控放大器的设计原理和实现方法。
一、设计原理基于单片机的程控放大器的设计原理基于负反馈原理。
在放大器电路中，通过将一部分输出信号反馈到输入端，可以有效地控制放大倍数。
单片机作为控制核心，通过对输入信号进行采样和处理，然后控制反馈电路中的放大倍数，以达到自动调节的目的。
二、设计步骤1. 硬件设计：a. 选择合适的单片机：根据需求选择具备足够计算能力和IO口数量的单片机。
b. 连接放大器电路：将单片机的IO口与放大器电路进行连接，以实现对反馈电路的控制。
c. 添加输入和输出接口：将音频输入和输出接口与放大器电路相连接，以实现信号的输入和输出功能。
2. 软件设计：a. 初始化设置：在单片机上进行初始化设置，包括IO口的配置、时钟的设置等。
b. 采样输入信号：使用单片机的ADC模块对输入信号进行采样，获取输入信号的大小。
c. 处理输入信号：对采样到的输入信号进行处理，如滤波、放大等操作。
d. 计算放大倍数：根据处理后的输入信号大小，计算出对应的放大倍数。
e. 控制反馈电路：通过单片机的IO口控制反馈电路中的放大倍数，实现自动调节功能。
f. 输出信号：将经过放大后的信号输出到音频输出接口，以供外部设备使用。
三、实现方法1. 硬件实现：a. 选择合适的单片机：根据需求选择性能稳定、易于编程的单片机。
b. 连接放大器电路：根据放大器电路的设计原理，将单片机的IO 口与反馈电路进行连接。
c. 添加输入和输出接口：根据需求添加音频输入和输出接口，以实现信号的输入和输出功能。
2. 软件实现：a. 编写初始化代码：根据单片机的型号和规格，编写初始化代码，进行IO口和时钟的配置。
b. 编写采样代码：使用单片机的ADC模块进行输入信号的采样，获取输入信号的大小。
基于单片机的程控放大器设计
基于单片机的程控放大器设计
程控放大器是一种能够通过数字信号控制放大器增益的电路，它可以实现对信号的精确控制，广泛应用于音频放大器、电视机、电脑音响等领域。
本文将介绍一种基于单片机的程控放大器设计方案。
设计方案
本设计方案采用单片机AT89C51作为控制核心，通过数字信号控制放大器的增益，实现对信号的精确控制。
具体实现步骤如下：
1. 信号输入：将音频信号输入到放大器的输入端口。
2. 放大器控制：将单片机输出的数字信号转换为模拟信号，通过运放实现对放大器的控制。
3. 增益控制：通过单片机控制放大器的增益，实现对信号的精确控制。
4. 输出信号：将控制后的信号输出到扬声器或其他设备。
设计要点
1. 单片机选择：本设计方案采用AT89C51单片机，具有较高的性能和稳定性，能够满足程控放大器的控制要求。
2. 放大器选择：本设计方案采用TL071运放作为放大器，具有高
增益、低噪声、低失真等优点，能够满足音频放大器的要求。
3. 增益控制：本设计方案采用数字信号控制放大器的增益，通过单片机控制放大器的反馈电阻，实现对信号的精确控制。
4. 输出保护：为了保护扬声器或其他设备，本设计方案采用输出保护电路，能够有效避免输出过载和短路等问题。
总结
基于单片机的程控放大器设计方案，能够实现对信号的精确控制，具有较高的性能和稳定性，广泛应用于音频放大器、电视机、电脑音响等领域。
本文介绍了一种基于单片机的程控放大器设计方案，希望能够对读者有所帮助。
程控放大器(ad603)
程控放大器(ad603)本设计由三个模块电路构成:前级放大电路(带AGC部分)、后级放大电路和单片机显示与控制模块。
在前级放大电路中,用宽带运算放大器AD603两级级联放大输入信号,输出放大一定倍数的电压,经过后级放大电路达到大于8V的有效值输出。
ADUC812的单片机显示、控制和数据处理模块除可以程控调节放大器的增益外,还可以实时显示输出电压有效值。
本设计采用高级压控增益器件,进行合理的级联和阻抗匹配,加入后级负反馈互补输出级,全面提高了增益带宽积和输出电压幅度。
应用单片机和数字信号处理技术对增益进行预置和控制,AGC稳定性好,可控范围大,完成了题目的所有基本和发挥要求。
方案论证与比较1.可控增益放大器部分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,图1为分立元件放大器电路图。
为了满足增益60dB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,工作点难于调整,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。
方案二为了易于实现最大60dB增益的调节,可以采用D/A芯片AD7520的电阻权网络改变反馈电压进而控制电路增益。
又考虑到AD7520是一种廉价型的10位D/A转换芯片,其输出Vout=Dn×Vref/210,其中Dn为10位数字量输入的二进制值,可满足210=1024挡增益调节,满足题目的精度要求。
它由CMOS电流开关和梯形电阻网络构成,具有结构简单、精确度高、体积小、控制方便、外围布线简化等特点,故可以采用AD7520来实现信号的程控衰减。
但由于AD7520对输入参考电压Vref有一定幅度要求,为使输入信号在mV～V每一数量级都有较精确的增益,最好使信号在到达AD7520前经过一个适应性的幅度放大调整,再通过AD7520衰减后进行相应的后级放大,并使前后级增益积为1024,与AD7520的衰减分母抵消,即可实现程控放大。
毕业设计(论文)基于单片机的宽带放大器设计
1宽带放大器简介什么是宽带放大器工作频率上限与下限之比甚大于1的放大电路。
习惯上也常把相对频带宽度大于20％～30％的放大器列入此类。
这类电路主要用于对视频信号、脉冲信号或射频信号的放大。
用于电视图像信号放大的视频放大器是一种典型的基带型宽带放大器，所放大的信号的频率范围可以从几赫或几十赫的低频直到几兆赫或几十兆赫的高频。
这类放大器通常以电阻器为放大器的负载，以电容器作级间耦合。
为了扩展带宽，除了使其增益较低以外，通常还需要采用高频和低频补偿措施，以使放大器的增益-频率特性曲线的平坦部分向两端延展。
可以归入宽带放大器的还有用于时分多路通信、示波器、数字电路等方面的基带放大器或脉冲放大器（带宽从几赫到几十或几百兆赫），用于测量仪器的直流放大器（带宽从直流到几千赫或更高），以及音响设备中的高保真度音频放大器（带宽从几十赫到几十千赫）等。
用于射频信号放大的宽带放大器（大多属于带通型），如雷达或通信接收机中的中频放大器，其中心频率为几十兆赫或几百兆赫，通带宽度可达中心频率的百分之几十。
放大器的分类将其分为甲、乙、丙三类工作状态。
甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。
乙类放大器电流的流通角约等于 180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。
乙类和丙类都适用于大功率工作丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。
高频功率放大器大多工作于丙类。
但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。
由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。
集成运算放大器主要类别下面对不同特性的集成运算放大器进行介绍。
通用型集成运算放大器是指它的技术参数比较适中，可满足大多数情况下的使用要求。
通用型集成运算放大器又分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅰ型属低增益运算放大器，Ⅱ型属中增益运算放大器，Ⅲ型为高增益运算放大器。
Ⅰ型和Ⅱ型基本上是早期的产品，其输入失调电压在2mV左右，开环增益一般大于80dB。
程控放大器
程控放大器设计者钟小龙0910920417邢然0910920413程控放大器1．目的利用单片机控制放大器的放大倍数，根据要求修改放大器的放大倍数。
2．系统组成单片机显示放大电路按键图1 系统组成3．基本设计要求 放大器输入为Vpp （峰峰值）0～100mV ，根据按键输入控制放大器放大倍数为1、10、100倍三档，并将放大倍数进行显示。
放大输出信号不失真频率可达10KHz 。
一.设计电路图二.实验原理此次程控放大器的设计是基于单片机AT89c51的设计，芯片用的是DAC0832,放大部分用的是运放OP07,在此电路中还用到了两个74HC573锁存器用来实现锁存的功能。
三.实验所用器材1芯片 DAC0832DAC0832是采样频率为八位的D/A转换器件,下面介绍一下该器件的中文资料以及电路原理方面的知识。
DAC0832内部结构资料:芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。
D/A转换结果采用电流形式输出。
要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。
运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接。
该片逻辑输入满足TTL电压电平范围，可直接与TTL电路或微机电路相接，下面是芯片电路原理图图：点击可放大。
或下载放大。
DAC0832引脚图和内部结构电路图dac0832应用电路图:DAC0832引脚功能说明：DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。
ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。
CS：片选信号输入线，低电平有效。
WR1：为输入寄存器的写选通信号。
XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。
WR2：为DAC寄存器写选通输入线。
Iout1:电流输出线。
当输入全为1时Iout1最大。
Iout2: 电流输出线。
其值与Iout1之和为一常数。
Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻.Vcc:电源输入线 (+5v~+15v)Vref:基准电压输入线 (-10v~+10v)AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地. DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好.四.实验实物图。
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基于单片机的程控放大器
摘要：程控放大器是一种放大倍数由程序控制的放大器，也称作是可编程放大器。
在这个数据信息的时代里，数据和信息的快速采集与分析很重要，而程控放大器正好可以实现自动控制增益或量程自动切换，所以程控放大器得到广泛的应用。
这就涉及到如何通过程序去实现放大倍数的问题，也需要用到数字控制放大器，并针对仪器的要解决的具体问题要求放大器的放大倍数在一定范围内变化，且放大倍数如何达到精细。
关键词：程控；放大器；信号；单片机
1系统设计原理
程控放大器又称为数据放大器或仪表放大器，常用于热电偶、生物电测量以及其他有较大共模干扰的支流缓变微弱信号的检测。
程控放大器是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点，因此得到广泛的应用。
差分放大器和测量放大器所采用的基础部件（运算放大器）基本相同，它们在性能上与标准运算放大器有很大的不同。
标准运算放大器是单端器件，其传输函数主要由反馈网络决定；而差分放大器和测量放大器在有共模信号条件下能够放大很微弱的差分信号，因而具有很高的共模抑制比（ＣＭＲ）。
它们通常不需要外部反馈网络。
程控放大器的第一级只对差摸信号有一定的放大作用，而对共模信号几乎没有抑制作用，对共模信号几乎没有抑制作用主要由第二级电路来完成,而且放大器的共摸抑制比约为第一级电路的差摸电压增益和第二级电路的共摸抑制比的乘积。
在工业自动控制等领域中，常需要对远离运放的多路信号进行测量，由于信号远离运放，两者地电位不统一，不可避免地存在长线干扰和传输网络阻抗不对称引人的误差。
为了抑制干扰，运放通常采用差动输人方式。
2设计方案及实现
通常采用同相并联式高阻抗测量放大器电路（图1），具有输入阻抗高、增益调节方便、漂移互相补偿、双端变单端以及输出不包括共模信号等优点。
线路前级为同相差动放大结构，要求两运放的性能完全相同，这样，线路除具有差模、共模输人电阻大的特点外，两运放的共模增益、失调及其漂移产生的误差也相互抵消，因而不需精密匹配电阻。
后级的作用是抑制共模信号，并将双端输出转变为单端放大输出，以适应接地负载的需要，后级的电阻精度则要求匹配。
增益分
配一般前级取高值，后级取低值。
图1 同相并联式高阻抗测量放大器电路
该测量放大器由运放U1和U2按同相输入接法组成第一级差分放大电路，运放U3组成第二级差分放大电路。
然而由于测量放大器常采用预置电阻的方法控制增益、其灵活性不能满足特殊应用的需要。
因此本文提出的方案在常规的放大器的基础上，增加了单片机控制线性增益调节电路和抗干扰提高共模抑制比，电路增益最大预置为4095倍，能实现闭环控制，线性度好，共模抑制比高。
此方法能较好的应用于宽范围不平衡电桥的动态监测中。
系统组成框图如图2所示。
图2 系统组成框图传感器输出信号
程控电路
输出电路
（数码管显示）
单
片
机
信号
变换
DA运
算放大器
拨码开关
电源模块
整个电路由信号变换电路、程控放大电路、信号输出电路三大模块组成。
信号变换电路主要实现对信号的调理。
程控放大电路包括单片机控制部分、拨码开关部分和运放部分组成，实现对信号放大倍数的自动调节。
来自传感器或函数发生器的模拟信号经过信号变换电路后送程控放大电路，而程控放大器的增益受程序控制，可以实现变动，其具体数值则通过拨码开关设置并送入单片机系统，单片机输出一方面送程控放大器控制器增益按预置数值变化，一方面经译码驱动电路送LED显示该预置数值。
3系统核心模块的硬件设计
程控放大器中的运放放大部分，可以由LM318来实现，而对于的比例放大器的反馈电阻可以由D/A组成的网络电阻代替，通过单片机对其阻值进行控制，从而实现对放大倍数的控制。
单片机控制是利用单片机AT89S52控制测量放大倍数，主要是由按键控制选择不同的前级放大倍数，再由单片机预制放大倍数，输送给AD转换器AD7520衰减输出，实现1000倍放大倍数可调。
拨码控制部分，可以采用四位BCD拨码开关，用来预置调节差模电压增益。
它的优点是断电后再开启时，不用重新置数。
单片机用于将拨码开关设置的数值转化成程控放大器的控制字，并且送显示电路。
显示驱动电路采用CMOS通用型8位LED数码管驱动电路MC14495，它内含位和段驱动电路及自动扫描控制电路，还有8乘8位的静态存储器以及七段16进制的现实吗和10进制的显示译码电路。
该电路采用单一+5V电源供电，数据在电压降至2V时仍可保存不丢失；它与MCS-51系列单片机的接口非常简单，而且8位LED数码管直接与MC14495相连，不需接上拉电阻。
程序防大部分包括D∕A转换器AD7520和输出放大。
通过D∕A 转换器AD7520把输入电压放大到手工调节的倍数。
电路原理图如图3所示。
图3 AD7520程控原理图
通过D∕A转换将模拟信号放大到欲实现的放大倍数并有倒相功能。
设计中
要求将信号放大0倍至1000倍。
十位二进制能表示的最大十进制数十1023。
如果将每一位定为0，则十进制也为0；如果将每位数定义为1那么十进制数位1023。
AD7520可看成是一个R-2R电阻网络，而十位数据口的输入则相当于对该网络的输入电阻进行编程，对于输出的不同的数值量，得到不同的输出、输入电压比。
由于前级放大器已经做到了相应的放大，只要调整相应的输出放大器就得到要求的放大倍数。
现在采用单片机的数模转换器AD7520是10位D∕A转换成集成芯片，与微处理器完全兼容。
10位DAC（AD7520）数字量每改变一个bit，该放大器输出就改变输入量的1∕1024，因此，完全可以实现放大倍数步距为1的变化。
比如要求的到1000倍的放大倍数，则只要前级和中间级的放大倍数Au为：
Au=5.1K（1+10.2K∕10）∕5K=1040 由1024乘以1000∕1024=1016D=3F8H，对输出放大器置数成3F8H就可以得到1000倍的放大。
参考文献
[1] 丁德渝，徐静编.电子技术基础[M].中国电力出版社.2010年3月
[2] 蔡振江.单片机原理及运用[M].电子工业出版社.2011年8月。