简易数控可变增益放大器

-------------------------------------------- 加密号： 加密号： 学校编号：NEFU-B-001 学校名称：东北林业大学 队员姓名：姚金龙 连建君 谭婷 赛点负责人： 教务处章： 2008年8月17日

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通用可变增益放大器（B题）

摘要

本着简单、准确、可靠、通用的原则，采用了分级设计匹配互连的思想。本放大器系统分为前级放大部分、增益放大与控制电路部分、档位控制部分、后级稳压输出部分四部分。全系统采用单一的模拟电路方式，通过前级放大部分获得所需输入电压、输入阻抗等重要参数；通过拨码开关连接的反馈电阻进行精密全局控制，获得20dB至40dB之间分辨力不低于0.1%的可变增益范围；通过档位控制部分电路实现四个档位增益值转换，在衰减电路的作用下得到三个档位的增益值，即—20dB至0、0至20dB、20dB至40dB；最后通过后级稳压输出部分获得输出幅度不低于±8V的输出电压，此部分电路包括抑制零点漂移的调零电路。通过验证，本系统可以对输出电压数值的漂移，零点漂移等不良影响进行有效地抑制和降低。通过全面的调试和测量，使得本系统基本满足题目的基本部分

-------------------------------------------- 加密号： 加密号： 学校编号：NEFU-B-001 学校名称：东北林业大学 队员姓名：姚金龙 连建君 谭婷 赛点负责人： 教务处章： 2008年8月17日

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通用可变增益放大器（B题）

摘要

本着简单、准确、可靠、通用的原则，采用了分级设计匹配互连的思想。本放大器系统分为前级放大部分、增益放大与控制电路部分、档位控制部分、后级稳压输出部分四部分。全系统采用单一的模拟电路方式，通过前级放大部分获得所需输入电压、输入阻抗等重要参数；通过拨码开关连接的反馈电阻进行精密全局控制，获得20dB至40dB之间分辨力不低于0.1%的可变增益范围；通过档位控制部分电路实现四个档位增益值转换，在衰减电路的作用下得到三个档位的增益值，即—20dB至0、0至20dB、20dB至40dB；最后通过后级稳压输出部分获得输出幅度不低于±8V的输出电压，此部分电路包括抑制零点漂移的调零电路。通过验证，本系统可以对输出电压数值的漂移，零点漂移等不良影响进行有效地抑制和降低。通过全面的调试和测量，使得本系统基本满足题目的基本部分

新型多路数控增益放大器

0引言

在数字与模拟接口电路中，通常采用放大器和多路开关来完成信号的放大与通道的选择，常用芯片有LF147、CA3140等，多通道选择开关有AD7501等。目前尚没有具有多路放大的专用模拟接口芯片。采用传统的技术方案用做A／D转换器前端接口电路，需要对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，一个5 V(满量程)的输入信号的分辨率为1／256，一个2.5 V输入信号通过放大至满量程后，它的分辨率将提高1倍，一个小于1／256信号如直接采用A／D转换器，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数控增益放大器(型号为DG8256)，是用MCM(多芯片组装)技术实现的。在极性处理方面采用绝对值电路使得输出信号为正值，采用8位A／D转换器时，对小信号均可通过数字控制的方法进行256级增益控制，从而实现了高精度的连续放大。低频高精度A／D转换器的理想前级，放大器具有8个通道的信号输入。基于MCM技术的多路数控增益放大器体积小、重量轻，

电

课题名称：设计时间：使用仪器：学生姓名：所在班级：

一、实验目的：

子 课 程 设 计 报 告

自动增益可变直流放大电路 年10月 万用表、直流电压表

梁洲（2008071070）、唐鸿（2008071063） 测控技术与仪器082班

2010 梁洲2008071070 唐鸿2008071063

1． 掌握protel99的基本使用方法及PCB的制作方法； 2． 掌握制作电路板的整体工序；

3． 培养自主学习和独立设计电路的能力； 4． 增强团队合作的能力。 二、实验内容：

(1) 课题名称：自动增益可变直流放大电路

(2) 内容摘要：各种传感器采集的电信号必须经过放大，故信号的放大，是测量系统的重要环节。在实际工程应用中，有时需要在同样的信号输入的情况下，根据输入范围的不同输出的电压也不同，即电流放大增益不同。而本文即采用不需换档自动调节直流的增益放大器来实现信号的放大。 (3) 设计指标(要求)：

当输入信号为0～50mV时，放大100倍； 当输入信号为50mV～500mV时，放大10倍；

当输入信号为0.5V～5V时，放大1倍；并能根据输入信号大小，自动改变放大倍数。 (4) 方案选择

[键入文字]

模拟电子技术基础 课程设计(论文)

程控增益放大器

院（系）名称 专 学 学 指

生导

姓教业

班

级 号 名 师

电子与信息工程学院

通信132班

起 止 时 间： 2015.7.6—2015.7.19

[键入文字]

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电子与信息工程学院 教研室：电子信息工程 学 号 课程设计（论文）题目 学生姓名 专业班级 通信132班 程控增益放大器 任务要求： 1、设计并制作放大倍数由数码控制程控增益放大器。 2、电压放大倍数N由拨码开关控制，1≤N≤99。 3、vo电压绝对值在1—10V范围，输入电阻Ri≥8MΩ，输出电阻Ro≤20Ω。 技术要求： 1 、分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 2 、确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，敲定可行方案。 3 、设计各单元电路，总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计，最后组成系统。 4、利用Multisim（或EWB）进行电路仿真与调试。

一种基于gm/ID方法设计的可变增益放大器

李新，王业飞，杨国坤

（沈阳工业大学 信息科学与工程学院，辽宁省 沈阳市 邮编：110870）

摘 要：提出了一种基于gm/ID方法设计的可变增益放大器。设计基于SMIC90nmCMOS工艺模型，可变增益放大器由一个固定增益级、两个可变增益级和一个增益控制器构成。固定增益级对输入信号预放大，以增加VGA最大增益。VGA的增益可变性由两个受增益控制器控制的可变增益级实现。运用gm/ID的综合设计方法，优化了任意工作范围内，基于gm/ID和VGS关系的晶体管设计，实现了低电压低功耗。为得到较宽的增益范围，应用了一种新颖的伪幂指函数。利用Cadence中spectre工具仿真，结果表明，在1.2V的工作电压下，具有76dB的增益，控制电压范围超过0.8V，带宽范围从34MHz到183.6MHz，功耗为0.82mW。 关键词：gm/ID；低电压；低功耗；可变增益

中图分类号：TN432

A variable-gain amplifier design based on gm/ID method

LI Xin，Wang Yefei，Yang Guokun

( Shenyang University of Te

低频低噪声高增益放大器

1 系统设计

低频低噪声高增益放大器设计主要包含7部分，信号发生器、滤波器、前置放大级、功率放大级、稳压电源模块、单片机控制增益调节和显示模块。

1.1信号发生器模块

方案一、由简单的分立元件产生，可以利用晶体管、LC振荡回路，积分电路的实现正弦波的产生。此方案原理简单但是调试麻烦，不稳定，受干扰严重。 方案二、采用集成运放搭建RC文氏正弦振荡器产生正弦波，正弦波的频率，幅度均可调。此方案电路简单，在集成运放的作用下，可以较容易的测到所需的波形。通过调整参数可以得到较完美的小信号波形。本设计采用此方案。

RC桥式振荡电路由 RC串并联选频网络和同相放大电路组成RC 选频网络形成正反馈电路,决定振荡频率 f 0 ，R1、R3、R4形成反馈回路,决定起振的幅值条件，D1 、 D2 是稳幅元件。 该电路振荡频率，

f?12?R2R5C1C2,令R=R2=R5，C=C1=C2，则，f?1 2?RCR3//rd>=3.（rd 为二极管的正向动态电阻） 起振幅值条件AV?1?R1?R4

图1-1RC桥式振荡电路

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1.2滤波器模块

滤波采

自动增益控制放大器

一、设计思路

放大器是电子线路系统最基本也最重要的单元，在工程设计中具有十分重要的意义。以TI公司的十六位超低功耗微处理器MSP430G2553为核心，用运算放大器设计一个自动增益控制放大器，来自动调节输入电压的放大倍数，维持输出电压基本稳定，设计思路如下：

1）要保证输入阻抗不小于100kΩ、输出阻抗不大于1kΩ且放大器带宽不窄于0～100kHz，便要求合理选择运算放大器。通过对比赛所提供的各类运算放大器进行比较，选择放大电路中的运放为OPA2134，再依据题目对放大器增益的档位要求，既有可能放大输入信号也可能减小输入信号，故放大电路可选为反相比例运算电路。

2）通过微处理器MSP430G2553自带的10位A/D转换功能采集输入、输出电压，再计算增益值，在液晶12864上显示。

3）要维持输出信号电压在0.5～2V范围内，则要求增益可调，通过软件和硬件皆可选择档位，使设计更为人性化。原理框图如图1所示。

图1 自动增益控制放大器原理框图

二、硬件电路图

自动增益控制放大器的硬件电路图如图2所示，对微处理器的接口进行介绍，如表1所示。

图2 自动增益控制放大电路

三、算法数学描述

利用运算放大器可以进行加法运算与减法运算、比例运算、乘方运

武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计说明书 1.绪论

1.1自动增益控制简介

使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法。实现这种功能的电路简称AGC环。AGC环是闭环电子电路，是一个负反馈系统，它可以分成增益受控放大电路和控制电压形成电路两部分。增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随控制电压而改变。控制电压形成电路的基本部件是AGC 检波器和低通平滑滤波器，有时也包含门电路和直流放大器等部件。放大电路的输出信号u0 经检波并经滤波器滤除低频调制分量和噪声后，产生用以控制增益受控放大器的电压uc 。当输入信号ui增大时，u0和uc亦随之增大。 uc 增大使放大电路的增益下降，从而使输出信号的变化量显著小于输入信号的变化量，达到自动增益控制的目的。放大电路增益的控制方法有：①改变晶体管的直流工作状态，以改变晶体管的电流放大系数β。②在放大器各级间插入电控衰减器。③用电控可变电阻作放大器负载等。AGC电路广泛用于各种接收机、 录音机和测量仪器中，它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内，因 而也称自动电平控制； 用于话音放大器或收音机时，称为自动音量控

一、 设计目的

1、了解并掌握电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力。 2、通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握

合理选用的原则；进一步掌握电子仪器的正确使用方法。 3、学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计。 4、初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能。

5、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

二、 设计内容及要求

1、任务

设计并制作1个数控增益放大器。 2、基本要求

1）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。

2）用LED数码管显示放大器的增益。 3、主要元器件

包括：74LS283，74LS48，74LS160，74LS04，LF412，CC4051。

三、 设计方案

可选择同相输入比例放大器，其电压增益为

Auf?1?R2R1

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；当

R2＝l0kΩ，Auf ＝2；当R2＝20kΩ， Auf