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1、 评阅成绩20122012 年湖南省大学生电子设计竞赛设计报告年湖南省大学生电子设计竞赛设计报告（题号：（题号： C C ）竞赛题名称：竞赛题名称： 自动增益控制放大器自动增益控制放大器 参赛队编号：参赛队编号： 评阅人签名：评阅人签名： 20122012 年年 8 8 月月 2727 日日竞赛题名称：竞赛题名称： 自动增益控制放大器自动增益控制放大器 一、设计思路描述：一、设计思路描述：题目要求要实现一个增益自动控制放大器，改变放大器增益的方法有很多。1.通过模拟开关切换反馈电阻,从而改变放大倍数。2.通过数字电位器改变反馈电阻改变增益。3.通过乘法型 DAC 内部的电阻网络来改变反馈电阻从
2、而改变增益。方案 1,2 由于模拟开关和数字电位器提供的阻值变化范围较少，很难实现自动增益的精确控制。方案 3,乘法型 DAC 内部有丰富的电阻网络可以供选择,一个 12 位的 DAC 有 4095 个动态范围的电阻值可以选择，能很好的满足动态范围。程控放大器输入,输出用单片机内部的/采样在单片机内部处理数据得到直流电压值或者交流电压的幅度，根据输入确定放大倍数，测输出调整放大倍数当稳定。时根据输入和输出的值算出放大倍数，Af=vout/vin。原理框图如下：二、硬件电路图二、硬件电路图1234A M S 1117G N D12IN123.3V10uFC 110uFC 23.3V 入入入图图
3、1 1 3.3V3.3V 基准源基准源MSP430G2553 Launchpad 控制器程控 放大 器输入信 号电平转 换电路 1跟随器A/D 检测电平转 换电路 路按键增 益设置5110 液晶 显示MSP430G2553 Launchpad 控制器程控 放大 器输入信 号电平转 换电路 1跟随器A/D 检测电平转 换电路 路按键增 益设置5110 液晶 显示opa2227入入opa1602b入入opa1602a入入opa227入入12IN1KR 11KR 21KR 3GND3.3V20KR 71KR 4GND9k 7R 610KR 510KR 95kR 8GND12adin1Iout11 I
4、out22 Gnd3 sclk4 S din5sync6sdo7vdd8vref9rfb10U入DAC 7811VC CGND123P1ctl200kR 入GND12 csopa37入入3.3V20KR 131KR 169.5KR 1410KR 1510KR 185kR 17GND12adin21kR 101kR 12500R 11GNDGND入入入入入入入入入入入入入入入入A/D入入 2 A/D入入 1入入入入入图图 2 2、程控增益部分、程控增益部分12IN10uFC 110uFC 2426R EF 5050G N D125.0V1KR 4170R s图图 3 3、0.1V-5V0.1V-
5、5V 直流可调输出直流可调输出三、三、算法数学描述：算法数学描述： 程控放大器的放大倍数f=-R9*code/40950,将所要指定的放大倍数的 code 值写入DAC7811，从而控制放大器的输出,实现 0.2,0.5,2,5 的放大增益。（1）输入信号的的测量,当输入 0.1-5V 以内的直流信号时经程控放大器后会反相（即出现负值）,所以在程控放大器后再加一级反向放大器，使信号完全和输入的相同，便于信号进行采集。（2）当输入是交流信号时，频率不超过 100KHz,幅值范围为 0.110V(Vpp),要求放大器的输出信号电压控制在 1V(左右 0.2V)(Vpp)的范围内。根据要求可见输入的
6、电压远远超过了单片机的采集电压范围。同时，交流信号的负值部分不能采集。首先，要采集输入信号，先要经过电位器进行 1/4 衰减，如果是 10V（Vpp） ，就衰减到 2.5V。为了消除负值，进行电平处理，这里通过同相加法器将电位抬升了 1.53V(Vpp)，输出值最大值为 2.78V（能送单片机进行采样了） 。在程控放大部分，同样要做电平的处理，消除负值，便于单片机进行采集,Vad=in/4+1.53v(vpp=10v 时 vadpp=2.5v vmin=0.28 vmax=2.78v). 四、软件流程图：四、软件流程图： NY五、测试方法描述：五、测试方法描述： 测试(1)输入信号 vpp 为
7、 0.5v-2v 按键输入放大倍数,记录增益和输出电压（用示波器和信号源算出）,同上测出不同频率下的数据,测出通频带记录下来；测试()观察 Nokia5110 液晶上显示的值输入输出以及增益的值，在后面的测试都有；测试()输入一个 0.1V-5V 的直流电压,用示波器观察并且记录放大器输出的电压是否稳定在题目要求的范围内,记录稳定后的值以及它的波动范围，同时记录下液晶上显示开始初始化按键扫描待 机 模 式0.2 倍 增 益0.5 倍 增 益2 倍 增 益5 倍 增 益自 动 控 制 1V直 流 控 制 1V结束A/D 采集+ 数据处理控制增益显示的增益和输入输出值（提高要求部分也是这么测） 。
8、测试(4)输入一个 0.1V-10V 的交流电压信号时,用示波器观察并且记录放大器输出的电压是否稳定在题目要求的范围内,记录稳定后的值以及它的波动范围（提高要求部分也是这么测） ，记录下液晶上的输入输出的值以及增益的读数。六、六、测试数据：测试数据： 表、输入pp 的正弦信号，在四种固定增益下的测放大器的输出（Vpp）固定增益（倍）频率（Hz）0.20.5251K0.2080.5082.025.0010K0.2120.5122.025.00100K0.4520.662.024.96表 2、直流输入，固定 1.0Vpp 的输出输入（Vpp）0.10.40.81.21.62.02.53.03.54
9、.04.55.0输出(Vpp)1.031.011.031.031.021.041.081.031.021.031.031.02误差(%)313324832332表 3、交流输入（1KHz）, 固定 1.0Vpp 的输出输入（Vpp）0.10.40.81.21.62.03.04.05.06.07.08.09.010.0输出（Vpp）1.010.9520.9680.9680.9680.9680.9760.960.9920.9520.9360.9441.010.944误差（%）14.83.23.23.23.22.440.84.86.45.615.6七、数据分析与结论：数据分析与结论：小信号的输入由于电压太小用/采峰值误差较大，所以在液晶显示上误差较大，信号幅值较大时就能显示的很准确。由于用的是内部的/采样内部软件分析数据得到的幅值，所以要实现 AGC 对于不同的输入的平衡的所需时间是不一样的。参赛队编号：参赛队编号： 15016 说明：说明：1、输入汉字均采用宋体小四号字；2、行距：（多倍行距）：1.25；3、正文部分不超过四页，确实需要说明的问题可作为附录列后。
