增益自动切换电压放大电路

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1、如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!南京工程学院工程基础实验与训练中心本科课程设计说明书（论文题目：专业：自动化（系统集成）班级：D自集成091学号:07、08、35学生姓名：指导老师：起讫日期：06.1307.08设计地点：课程设计说明书（论文）中文摘要增益自动切换电压放大电路增益的改变通过改变反馈电阻的阻值来实 现，因此只要改变反馈电阻就能切换不同的电压增益。电阻的自动选择，可 以通过模拟开关来实现。在本设计中，我们采用模拟开关CD4052实现电压 增益的自动切换。CD4052是一个双路四选一模拟开关，开关的工作状态由控 制信号A、B来决定。当BA=00时，X0导通；当BA=01时，

2、XI导通；当BA=10 时，X2导通电压放，当BA=11时，X3导通电压放。这样，通过改变模拟开 关的导通通道就可以改变反馈电阻，电压增益也随之改变。接下来我们要考 虑的是如何控制AB的值。输入的决定了电压增益的大小，但是输入电压是 模拟量，而AB的值是数字量，所以，我们在中间增加了一个AD转换环节。 先将基准电压存放在单片机中，再将输入信号通过AD转换器转换成数字量 送至单片机与基准电压进行比较来控制模拟开关，这样就能实现不同反馈电 阻Rf的接入，从而实现选择相应的放大电路增益。F关键字 增益自动切换模拟开关AD转换器课程设计说明书（论文）外文摘要Automatic switching vo

3、ltage amplifier circuit gain changeAutomatic switching voltage amplifier circuit gain change through the change of gain resistance of the feedback resistance to realize, so just change the feedback resistance can switch different voltage gain. Resistance to choose, canautomatically by analog switch

4、to achieve.In this design, we use the analog switch CD4052 realize the automatic switching voltage gain. CD4052 is A double lk. Choose A analog switch, switch the working state of control signal by A and B to decide. When BA = 00, X0 conduction; When BA = 01, X1 conduction; When BA = 10, X2 conducti

5、on voltage put, when BA = 11, X3 conduction voltage put. So, through the change of the analog switch all the way can change the feedback resistance, voltage gain change. Next we have to think about the how to control the AB values. The decision of the input voltage was the size of the gain, but the

6、input voltage is analog, and the value of the digital quantity is AB, so, we in the middle added A A D link. First the benchmark voltage in single chip, then the input signal is through converted into digital is sent to the microcontroller and benchmark compared to control the voltage analog switch,

7、 so it can realize the feedback resistance different RF access, so as to realize choose corresponding amplifier circuit gain.Key words Automatic switching voltage the analog switch A D converter目录一、理论分析 4二、系统方案论证 42.1 AD 转换与显示电路 52.2 自动切换增益放大电路 5三、单元模块设计 63.1 AD 转换与显示电路 63.2 自动切换增益放大电路 7四、系统调试 8五、系统

8、功能 9六、设计总结 9七、附录 10一、理论分析放大器的电压增益由反馈电阻控制，因此只要改变反馈电阻就能切换不同的 电压增益。电压增益的自动选择，可以通过模拟开关来实现。先将基准电压存放 在单片机中，再将输入信号通过 AD 转换器转换成数字量送至单片机与基准电压 进行比较来控制模拟开关，这样就能实现不同反馈电阻Rf的接入，从而实现选 择相应的放大电路增益。二、系统方案论证根据题意，可将系统主要划分为 AD 转换电路与液晶显示和增益自动切换放 大电路，如图1所示，其中AD转换电路与显示电路由AD转换器、单片机最小 系统和显示器组成；增益自动切换放大电路由放大电路和模拟开关组成，如图2 所示。图

9、1图2 以下对各电路模块进行方案论证。2.1 AD转换电路与显示电路2.1.1 AD转换器万案一：ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，ADC0809的主要特性是它 是具有8路模拟量输入、8位数字量输出功能的A/D转换器，转换时间为lOOus,模拟输入 电压范围为0V+5V,不需零点和满刻度校准。低功耗，约15mW，但成本较高。方案二：ADC0832是8引脚双列直插式封装芯片 双通道A/D转换，5V电源 供电时输入电压在05V之间，工作频率为250KHZ,转换时间为32uS, 般功 耗仅为15mW，成本较低。综合两个方案，选择方案二。2.1.2显示电路方案一：数码管显示器应用比

10、较灵活，原理简单，但是用它来显示系统比较 复杂的电路困难，只能显示数字内容，速度慢，易受干扰。方案二：液晶显示器可显示的内容丰富，不局限于数字，屏幕调节方便，低 耗能，散热小，但价格较高，相应时间过慢。综合两个方案，选择方案二。2. 2自动切换增益放大电路2.2.1放大电路方案一：选择运放LM324，LM324是运放集成电路，正负电源供电，无需外 部偏置元件，但对高频信号的放大效果不好。方案二：选用运放uA741,是高增益单运算放大器，也是正负电源供电，适 应范围广，对高频信号的放大效果较好。综合两个方案，选择方案二。2.2.2模拟开关方案一：选用CD4051, CD4051是但8通道数字控制

11、模拟电子开关，有三个 二进制控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。方案二：选用CD4052, CD4052是一个差分4通道数字控制模拟开关，有A、 B两个二进制控制输入端和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。综合两个方案，选择方案二。三、单元模块设计3.1 AD转换电路与显示电路AD转换电路与显示电路由AD转换器、单片机最小系统和显示器组成，将 三个基准电压存放在单片机中，由于AD转换器可转换的模拟电压为05V，而 输入信号的范围是010V,所以要把输入信号先缩小一半后再送至AD转换器中 进行转换，转换完之后再乘以2就是实际输入电压转换成数字量，再与存放

12、在单 片机中的三个基准电压进行比较，确定输入电压所在范围来给单片机P1.0和 P1.1赋相应的值，如图3所示。单片机P1.0和P1.1分别于模拟开关A、B相连， 这样就可以通过单片机来控制模拟开关了。；：THL1XTAI2RSTPBEMALE Eftr i xm P1.1fT2EX P2F13P1.+P15P1.hF I.T=：HOCLK：H1DI2NDujP 口 3D 口PH .佩D1 PCI ZrflDZP 口 3HD3 P 口 .曲D +P 口 SHD5 PDjSDS PCI .7h11n111313ul5!17:t ：. ： ：!：（,；: : ： F T tL ：n汀丘:e图33.2

13、 自动切换增益放大电路自动切换增益的实现主要通过模拟开关的自动选通来实现，当BA=00时，X0导通，此时电压放大倍数为10；当BA=01时，XI导通，此时电压放大倍数为1；当BA=10时，X2导通，此时电压放大倍数为0.1。由于电压放大电路是反向放大电路，所以要将输出经过一个反向电路后再输出，如图 4 所示。四、系统调试系统上电，输入00.5V的电压时，液晶显示器显示输入输出电压值，增益约等于10 倍，输入 0.53V 的电压时，液晶显示器显示输入输出电压值，增益约等于1倍，输入310V的电压时，液晶显示器显示输入输出电压值，增益约等于0.1 倍，已达到基本要求和发挥部分中以单片机为主控单元，

14、进行幅值和增益的显示。五、系统功能类别序列项目结果基本要求（1）当Ui0.5V时，电路的增益约为10倍完成（2）当0.5Ui3V时，电路的增益约为1倍完成（3）当3Ui10V时，电路的增益约为0.1倍完成发挥部分（4）当输入信号为交流信号时,根据输入电压的峰峰值大小，电路增益仍满足基本要求未完成（5）米用单片机为主控单兀，进仃幅值和增益 的显示完成六、设计总结本系统实现了增益自动切换的目的，完成了题目中的基本要求和采用单片机 为主控单元，进行输入幅值和输出幅值以及增益的显示。并且我们也设计了峰峰 值检测电路，在multisim中进行仿真，可以实现峰峰值检测功能，但是由于实 际操作过程的种种因素，峰峰值检测电路还存在一些问题。在这次课程设计中我们学到了当我们拿到一个课程设计项目时应该所做的 流程及组员分工。对一个项目我们该如何分析以及完成，同时，组员的互帮互助 也是完成这次课程设计项目的重要因素。感谢各位指导老师在这四周内对我们的 帮助。参考文献【1】 杨欣王玉凤 51单片机应用实例详解清华大学出版社 2010.5【2】王为青 程国钢 单片机Keil cx51应用开发技术人民邮电出版社2007.2【3】 贺敬凯 刘德新 管明祥单片机系统设计、仿真与应用西安电子科技 大学出版社 2011.2七、附录