毕业设计（文）
基单片机程控放器设计
专 业 电子科学技术
摘
设计直流稳压电源前置放电路单元增益控制部分功率放部分单片机动增益控制部分模块构成输入部分采高速电压反馈型运放OPA642作器提高输入阻抗影响性条件输入部分加保护电路种抗干扰措施减少噪声抑制高频激时利变增益宽带放器AD603提高增益扩AGC控制范围通软件补偿减增益调节步进间隔提高准确度功率输出部分采分立元件制作提高负载阻值输出效值控制部分51系列单片机ADDA基准源组成整系统通频带1kHz～20MHz增益0dB增益80dB增益步进1dB60dB预置增益实际增益误差02dB失真输出电压效值达95V输出45～55V时AGC控制范围66dB应单片机数字信号处理技术增益进行预置控制AGC稳定性控范围完成设计基求做适发挥设计更完善
关键词：程控宽带动增益控制AD603AGC
Abstract
The design of the DC power supply the preamplifier circuit unit gain control section the power amplifier section SCM AGC part of several modules The input section with highspeed voltage fee
dback op amp OPA642 as a follower to improve the input impedance and without affecting the performance of the conditions to the input section added protection circuit Using a variety of measures to reduce noise interference and suppress high frequency selfexcited While taking advantage of the variable gain broadband amplifiers AD603 to improve and expand the AGC gain control range reducing the gain adjustment step interval and improve accuracy by software compensation Power output section using discrete components improving the load resistance and the output rms Controlled in part by the 51 series micro controller A D D A and a reference source components Passband of the entire system 1kHz ~ 20MHz the smallest gain 0dB the maximum gain 80dB Gain step 1dB 60dB gain with the following preset actual gain error is less than 02dB Undistorted output voltage effective value of 95V 45 ~ 55V output when the AGC control range of 66dB the application micro controller and digital signal processing techniques to gain presets and control AGC good stability large controllable range completed the design all the basic requirements and make the appropriate play to make the design better
Keywords programmable broadband AGC AD603 AGC
目 录
摘 2
设计题目求意义 4
二方案证较 4
21 控增益放器部分 4
22 功率输出部分 7
23 测量效值部分 7
三具体系统设计 8
31总体设计思路 8
32系统模块电路设计分析 10
321直流稳压电源 10
322前置放电路单元 10
323 增益控制部分 11
324功率放部分 11
325动增益控制（AGC） 12
四理分析参数计算 13
41电压控制增益原理 13
42 AGC介绍 13
43正弦电压效值计算 13
五单片机软件设计 14
51 软件功 14
52流程图 15
53代码分析 15
六抗干扰措施分析 20
七误差分析性总结 21
71 误差分析 21
72性总结 21
八课程设计心体会 21
81 课程设计程 21
82 问题解决方法 21
83 心体会 22
九参考文献 23
十附录（电路图） 23
设计题目求意义
11设计题目
基单片机程控放器设计
12设计求
(1)输入阻抗≥1kΩ单端输入单端输出放器负载电阻600
（2）3dB通频带10kHz～6MHz20kHz～5MHz频带增益起伏≤1dB
（3）增益≥40dB增益调节范围10dB～40dB
（4）输出电压效值≥3V
13设计意义
模拟电子线路知识点三点放器振荡器调制解调器 二者放器基础放器实际模拟电子线路重基础知识点放器言反映前新技术新器件应高速宽带增益程控低噪声高输入阻抗高模抑制程控宽带放器题目正切中知识点诸方面时该课题单片机应等数字化技术微机技术较体现前模拟系统概念加数字化处理技术电子技术发展总趋势
二方案证较
21 控增益放器部分
方案 晶体简单放电路放电路实现重叠图1分立放器装置电路图满足40dB增益求采级放器电路实现二极检测器动增益调整前产生反馈电压调节器电路输出级电路该程序量分立元件晶体电路较复杂难调整工作点特定量增益调整非常困难外采级放器电路稳定性差容易产生激现象
图1 分立元件放器电路图
方案二 原理框图图2示场效应工作变电阻区输出信号取电阻场效应V’分压采场效应作AGC控制达高频率低噪声温度电源等漂移会引起分压变化种方案难实现增益精确控制长时间稳定
图 2 场效应放器电路图
方案三 便40dB增益调整D A芯片AD7520改变反馈电阻网络电压控制电路增益权利考虑AD7520种廉价型10 位D A转换芯片输出VOUT DN × Vref210 中DN10数字输入二进制值满足210 1024块增益调整满足精度求检体CMOS电流开关电阻梯形网络结构具结构简单精度高体积易控制简化外部接线特征实现AD7520编程信号衰减然输入基准电压Vref AD7520具输入信号定保证金求毫伏〜V分具增益更精确信号前通适应振幅调整达AD7520放器然通AD7520衰减围绕相应级放级增益1024情节分母衰减补偿AD7520通编程实现放然AD7520输入范围必需特实现更复杂非线性变换误差kHz带宽频带满足求
方案四 增益控制电压线性编程增益放器PGA 控制电压增益（dB ）变增益放器间线性关系实现增益控制（图3） 根放器增益控制求题考虑直接选择调增益运算放器AD603 R2R梯形电阻网络固定增益放器施加固定增益放器输出衰减通确定增益控制基准电压施加衰减量梯形网络信号输入端接口参考电压微控制器操作性控制D A输出控制电压芯片达更精确数控 AD603通直流提供30MHz工作带宽提供超增益单级实际工作中衰减20dB40dB增益两级放器输出级联高频率提供更增益60dB种方法优点该电路高集成度相干清晰易控制易单芯片数字处理
图 3 变增益运放放器电路图
总程序四选择集成变增益放器AD603增益控制 AD603款低噪声精密控制变增益放器温度稳定性高05dB增益误差满足体精度求增益（分贝）控制电压（V）线性容易D A输出电压控制放器增益
22 功率输出部分
级联放器电路两AD603 输入信号前置放器输出电压AD603符合体求通输出RMS达更高水需前置放器信号放
方案 采集成电路芯片集成电路芯片电路简单方便性稳定具详细文档求高3V rms输出电子市场难买样芯片买AD811 HA 2539等芯片然输出电压满足需求问题容易出现稳定情况
方案二 采分立元件建立级放器难分立元件调试繁琐通合适输入输出阻抗放参数计算设计电阻器电容器需更换似点IC灵活行设计放器优点显易见
综述采方案二
23测量效值部分
方案 程序高速ADC电压进行采样星期数输入计算微控制器效值电压效值出：
该程序具强抗干扰力设计灵活精度高难调试高频率采样困难计算密集型增加软件难度
方案二 精密整流集成获正弦电压ADC采样均值均值效值计算效值显示间简单转换关系信号简单整流滤波电路微控制器完成交流信号效值测量衡量非正弦波种方法会导致较误差
方案三 真效值转换集成芯片真正RMS输出直接测量信号效值测量实现意波形
综述方案三变换芯片AD637选择 AD637真效值转换芯片测量信号效值高达7V 精度优05％ 更少外部元件频带宽1V信号8MHz3dB带宽效价值输入信号dB单位水表明该程序硬件软件简单准确度高超8MHz信号更高程序硬件容易实现8MHz更低时测RMS精度保证摄物体精确度求高通频带10kHz6MHz
三具体系统设计
31总体设计思路
根拍摄象求结合考虑种选项模拟数字系统充分利优势发挥优势采单片机前置放器增益控制方法提高系统精度控性期放器设计分立元件互补推挽输出放器增加输出电压效值信号直合理前置放器单芯片数字控制算法系统框图：
输入信号前置放增益放电压通D单片机控制控制 A转换器提供AD603 Vg（ V1V2）根公式：增益GAIN 40× Vg20 （ dB）置位AGC模式控制电压VgAGC电路供应链理反馈电压终级放器预放信号精确测量计算获需输出信号前级增益匹配峰值检波电路中反馈RMS微控制器算术线性补偿获输出电压
图 4 系统原理框图
32系统模块电路设计分析
321直流稳压电源
采全波桥式整流电容滤波三端稳压装置方法产生种直流电压电源正负15V 正负5V样买相应固定输出三端稳压芯片LM7815 LM7805 果没75V电子市场AD603电压求图5示变输出电压稳压芯片LM317T典型电路图
图5直流电源
稳定直流交流输入滤波电容三端稳压集成电路LM317TVin结束 LM317T样工作： VIN引脚工作电压保持+ Vout端电压低ADJ 125V年底高需非常电流调节电压ADJ端+ Vout端相较输出电流ADJ端固定125V电压高
ADJ端LM317T增加滤波电容极改善纹波抑制高频信号运算放器提供非常稳定电源意外情况LM317T输入电压二极效果输出电压低时输入防止电流侵入LM317T造成损害
322前置放电路单元
图6增益控制输入缓器电路中 AD603输入电阻100Ω 输入电阻1kΩ满足输入缓器部分求必须加入输入阻抗附加噪声电路前电路非常必须量减少噪音采高速低噪声电压反馈运算放器OPA642预输入耦合半导体压保护
输入第电阻分压器衰减部分然低噪声高速运算放器OPA642放整体追者二极保护输入电压峰值OPA642超极限（ 2V ） 输入阻抗1kΩ 400MHzOPA642增益带宽积放34倍 100MHz信号衰减输入输出端口P1P2通轴电缆连接防止激级间耦合采高频陶瓷电容电解电容联方式高频低频信号
323增益控制部分
获安装屏蔽盒控制部分箱式点接接避免激电容电阻采SMD封装入门级连接短路 AD603典型连接部分宽通频带 90MHz通带中10增益〜 30分贝输入控制电压U中05〜 05 V图7范围典型访问AD603 90MHz带宽方法图8增益控制电路
图7 AD603挑90MHz带宽典型方法
增益控制电压关系：股份公司（ DB） 40 × U +10 控制水仅优40dB采两级级联 AG（分贝）增益 40 × U1 +40 × U2 20 获范围20 〜+60分贝符合题目求
两级放器电路相频率响应曲线水AD603系列带宽减时系列围绕90MHz级前带宽两级放器系列3dB带宽应总单基振幅 频率响应曲线总带宽级放器电路15分贝带宽60MHz级联进行绘制
324功率放器部分
电路图9示参考音频放器驱动器电路考虑负载电阻600Ω RMS输出3V 约2V RMS AD603输出两阶段晶体发射结直流耦合直流负反馈构建端端 级功率放述第放级电压时放器电路电压增益阶段电压第级双端输出信号电流合成第二级放变成单端信号时果需需增加级器晶体事实加通频带急剧降更力驱动负载力增加结电容等效放输入信号频率较高时输出电直流电流输出信号2扩增足满足体需 NSC选择晶体2N3904 2N3906（特征频率fT 250 〜 300MHz）达25MHz带宽频率补偿电路时直流20MHz 20MHz线性放增益更少非常光滑稳定直流特性信号会串联电容反馈回路提高直流负反馈会低频响应变化实样做通低频段提高DC较低频率1kHz时电路稳定性提高
该电路放倍数：AG ≈ 1 + R10R9 放约10倍整放器电路电压 R10通调整增益调整时操作点根电源电压进行调整 R7调整
325动增益控制（AGC ）
该模块微控制器调整基础输出信号幅度增益单片机 100Hz截止频率探测器简单2类RC滤波器采样输出信号通频带放器1kHz低端时工作频率1kHz时确保输出波形失真变化时增益较时 AGC响应时间设定10ms时 MCU定时器0产生10ms中断输出RMS样品增益控制电压进行滤波变增益放器波加理AGC控制范围达0〜 80分贝事实添加输入保护电路中输出电压AGC范围相45范围输出〜55V时 AGC约70分贝输出2 〜25V时动增益控制范围达80分贝
部分51系列单片机A DD A参考源组件12 位串行A D芯片ADS7816ADS7841 （RMS峰值时测量）12位串行双D A芯片TLV5618 参考电压源MC1403带隙基准源图10中示方框图
四理分析参数计算
41电压控制增益原理
AD603基增益：Gain (dB) 40 VG + 10中VG差分输入电压单位VGainAD603基增益单位dB
式出dB作单位数增益电压间线性关系出单片机进行简单线性计算控制数增益增益步进准确实现放倍数表示增益话需放倍数复杂数运算转化dB单位控制AD603增益样计算程中引入较运算误差
42 AGC介绍
基增益AD603：增益（dB ） 40 VG +10 中 VG差分输入电压单位V 增益AD603增益基单位分贝
该式中dB单位电压增益数成线性关系出出结认简单线性计算微控制器控制数增益增益步骤精确实现然果放倍数增益放倍率需复杂操作成干分贝单位AD603控制增益引入更高计算误差计算程
421AGC简介
AGC缩写广播电视VCR接收信号处理电路电动增益控制电路作信号强会动降低增益信号较弱动获提高保证输出信号基稳定
422正弦电压效值计算
图11示AD637部结构基RMS手册中出验公式AD637芯片：
中： VIN输入电压 Vrms输出电压效值
图 11 AD637部结构
五单片机软件程序
51软件功
程序子程序存放AT89S52单片机中该程序功 开机负责查键做键盘扫描显示工作然根户键转相应子程序进行处理利程序控制DA电阻网络中阻值变化利LM324N运算放器输出转换成电压形式输出放者衰减正弦波时四位数码中显示出放倍数
52流程图
控制程序流程图图31示
图31 波形放部分程序流程图
53代码分析
系统程序代码
1 函数声明变量定义
方便程序编写部分常变量进行伪定义实现定功程序编写函数利程序编写
#includereg51h
#includeintrinsh
sbit dacsP1^0 端口定义
sbit dawrP1^1 芯片
sbit lcdrsP1^5 定义寄存器
sbit lcdrwP1^6 定义否读写
sbit lcdeP1^7 定义端
sbit lcd_flagP0^7 定义否忙标志
void disp(void) 函数声明
void lcd_delay(unsigned int )
void lcd_deal(unsigned char unsigned char unsigned char )
void _1602(void)
void lcd_init(void)
void lcd_moveto(unsigned char unsigned char )
void lcd_putchar(unsigned char )
unsigned char code shuzi[]{0123456789}
unsigned char code lcd_Assic[12]{ ASICII码
0x300x310x320x330x340x35
0x360x370x380x390x560x2e}
unsigned char dis[2][16]{{ 液晶初始化数
0x200x200x200x20 0x20输出空空格
0x200x200x200x20
0x200x200x200x20
0x200x200x200x20}
{0x200x200x200x20
0x200x200x200x20
0x200x200x200x20
0x200x200x200x20}}
unsigned char val0 全局变量
2．程序
系统程初始化启动DAC0832芯片进入键检测程序加键时val变量加显示屏第行数字显示val第二行适时显示转化电压值加键超秒钟val500ms速度增长键释放停止减键类似详细程序见附录1
3．显示子程序
程序液晶显示子程序首先显示变量val百位十位位分离然储存液晶显示缓存区_1602()函数缓存数送显示屏显示出
*********************显示函数程序********************
void disp(void)
{
P2val
lcd_deal(00val100) 分离百位
lcd_deal(01val10010) 分离十位
lcd_deal(02val10) 分离位
lcd_deal(12(unsigned char)((float)val256*5)10)
lcd_deal(1311) 显示符号
lcd_deal(14(unsigned char)((float)val256*50)10)
lcd_deal(15(unsigned int)((float)val256*500)10)
lcd_deal(1610) 显示字符V
_1602() 输出1602
}
4．延时程序
程序液晶显示函数程序键抖延时提供毫秒级延时函数
*******************延时函数程序******************
void lcd_delay(unsigned int k)
{ 延时函数
unsigned int i0
unsigned char ij
for(i00i0 for(i5i>0i)
for(j97j>0j)
}
5．LCD1602液晶输出函数
函数完成液晶显示输出缓区数输出液晶显示屏
*********************液晶输出函数程序********************
void _1602(void)
{
unsigned char *p
lcd_init() 初始化
lcd_delay(10)
lcd_moveto(00) 指针定位第行第列
for(pdis[0]p {
lcd_putchar(*p)
}
lcd_moveto(10) 指针定位第二行第列
for(pdis[1]p {
lcd_putchar(*p)
}
}
6．数转化函数
函数功显示数查表ASSICII码传送液晶显示缓存区备显示函数调直接显示出正确字符
******************ASSICII码转化函数程序***************
void lcd_deal(unsigned char iunsigned char junsigned char dat)
{
dis[i][j]lcd_Assic[dat]
}
7．检测LCD忙函数
函数功检测LCD1602液晶忙标志函数LCD1602传输数时需先进行忙标志检测返回函数忙时稍写数者命令遇返回忙直接LCD1602写命令者数
******************检测忙标志函数程序*****************
bit lcd_busy() 判断否忙碌 RS＝LowRW＝HighE＝High：读状态
{
bit flag0
lcdrs0 寄存器Low
lcdrw1 否读写High
lcde1 端High
if (lcd_flag1) flag1
else flag0
lcde0
return flag 返回标志判断否LCD忙碌
}
8．写命令函数
函数LCD1602写命令函数
*******************写命令函数程序*****************
void lcd_putcommand(unsigned char command)
{ 写指令 RSLowRWLowEHigh写指令
while (
lcd_busy()) 判断否忙碌
lcdrs0
lcdrw0
lcde0
P0command
lcde1
lcde0
}
9．输出字符程序
函数功输出字符液晶屏通函数LCD1602写数直接显示LCD1602液晶屏
*********************输出字符函数程序********************
void lcd_putchar(unsigned char putchar)
{ 写数 RSHighRWLowEHigh写数
while(lcd_busy()) 判断否忙碌
lcdrs1
lcdrw0
lcde0
P0putchar
lcde1
lcde0
}
10．LCD指针程序
函数定位LCD显示位置指针LCD第二行中第四列显示字符需指针设置第二行第四列lcd_moveto(24)
******************指针定位函数程序***************
void lcd_moveto(unsigned char xunsigned char y)
{ 显示字符位置：第x行y列（X12Y0~15）
if (x0) lcd_putcommand(0x80|y) 第行初始化第y1字符开始显示
if (x1) lcd_putcommand(0xc0|y) 第二行
}
11．LCD初始化函数程序
函数功液晶屏设置初始化
*****************LCD初始化函数程序**************
void lcd_init(void)
{
lcd_putcommand(0x38)
lcd_delay(1) LCD2行5×7字
lcd_putcommand(0x0c) 显数关闭光标较
lcd_delay(1)
lcd_putcommand(0x06)
lcd_delay(1) 次右移字符
}
六抗干扰措施分析
该系统总增益0〜 80分贝输入缓器增益前置放器增益控制部60分贝抗干扰措施必须避免激减少噪声做面方法减少干扰避免激增益控制输入部分：
（ 1 ）部分安装屏蔽盒中免档次高频激间干扰感应隔离输入级输出级电源
（ 2 ）电源隔离功率电隔离通电感器电源部分隔离输入功率电接连接1000μF电解电容陶瓷电容箱连接高频屏蔽盒种方法低频够避免激
（3） 信号耦合电解电容器连接述高频陶瓷电容器避免高频增益衰减两端
（4）构建封闭环输入级全厚厚运算放器周围面吸收高频信号噪音降低增益控制部分级功率放部分种方法功率电种方法效防止高频辐射
（ 5 ）模拟隔离数量电源隔离数字模拟部分间控制信号会感应隔离
（6）轴电缆采输入级输出级间BNC连接器输入输出级
轴电缆电路更抗干扰措施 1kHz时〜 20MHz频带范围0 〜 80分贝增益范围激
该系统反馈控制控制输出电压采样电压增益单片机控制部分AD603增益实际增益误差设置样处理软件校准
七误差分析性总结
71 误差分析
测量误差源电磁干扰输入短测试网站台计算机设备开关电源电磁噪音轴电缆屏蔽效果测量输入噪声电压短路然错误方式
72 性概
项指标指标设计方面达超题目求强调模拟电路设计工艺获高增益低噪音采种措施应抗干扰前置放器集成芯片增益控制功率放级分立元件放弃较难买宽带功率放器样设计非常灵活容易实现
八课程设计心体会
81 课程设计程
1通认真听取老师讲解解程控宽带放器基原理组成
2通查阅书参考资料确定方案完成程控宽带放器设计
3通电路计算确定元件参数指标
4完成电路图绘制
5完成文编写
82 问题解决方法
设计程中免遇种问题需认真分析排种问题
设计程中首先网查阅资料确定设计方案程中匮乏芯片电路确定费功夫终学帮助设计出前模块接动增西控制部分清楚原理请老师帮忙分析电路进行简化完成模块设计
接达超题目求芯片参数进行深入解精确计算程复杂
前实时候学protel 99se长时间没生疏致电路图画慢出现两次返工紧张时间里郁闷件事情通阅读参考资料网搜索等完成电路图绘制
83 心体会
两星期忙碌工作次课程设计已接尾声作名科生验知识匮乏难免许考虑周全方通课程设计掌握程控宽带放器基原理组成巩固通信电子电路单片机控制知识掌控知识实际中应提高电路分析设计力时深深感觉知识足原学东西表面性理性理想化根知道现实中存问题设计简单电路考虑问题考试时候考虑开始遇麻烦通老师学帮助渐渐眉目样程度提高考虑问题全面性
设计电路考虑前果什功需什电路实现外考虑行性实性等等样提高分析问题力通次设计理知识升实践程时实践中加深理知识理解软件应力
里忠心感谢王立老师耐心辅导学热心帮助辛苦
九参考文献
1 谢美． 电子线路设计·实验·测试(第二版) ．华中理工学出版社 200o
1 李广弟．单片机基础．北京航空航天学出版社1995
2 赵茂泰．智仪器原理应．北京：电子工业出版社1999
3 杨欣荣凌玉华等．现代测控技术智仪器．长沙：湖南科学技术出版社1995
4 陈荣章孔云英．工厂电气障排方法． 化学朱玉田 程控增益放器实现方法较选[J ] 机电工程 1997 (4) 42～44
5 华苏重 林青 宽带高增益精密程控增益放器设计[J ] 电子测量仪器学报 1997 (2) 37～39
6 王俊杰 黄心汉 程控增益放器动调整增益放器设计[J ] 电子技术应 1998 (5) 50～51
7 立民 MCS 51 系列单片机应系统设计[M] 北京航空航天学出版社1990
8 高光天 仪表放器应［］] 北京：科学出版社1995
十附录（电路图）
附录1 程序
*********************程序********************
void main (void)
{
dacs0 初始化启动DAC0832
dawr0
P20
disp()
while (1)
{
switch (P3) 键检测
{
unsigned char i
case 0xfe lcd_delay(10) 抖
if (0xfeP3) 确定
{
val++
disp()
for (i0i<100i++)
{
lcd_delay(10)
if (0xfeP3)continue
else break 秒否释放
}
for (i0i++)
{ 秒未释放快加
lcd_delay(10)
if(0xfeP3)
{
if (i500) 速度半秒加次
{
val++
disp()
if (i250) i0
}
}
else break
}
for ()
{
while (0xfeP3) 键释放检测
lcd_delay(10) 抖
if (0xfeP3)
continue
else break 确定退出
}
}
break
case 0xfd lcd_delay(10) 抖
if (0xfdP3) 确定
{
val
disp()
for (i0i<100i++)
{
lcd_delay(10)
if (0xfdP3)
continue
else break 秒否释放
}
for (i0i++)
{ 秒未释放快减
lcd_delay(10)
if(0xfdP3)
{
if (i500) 速度半秒减次
{
val
disp()
if (i250) i0
}
}
else break
}
for ()
{
while (0xfdP3) 键释放检测
lcd_delay(10) 抖
if (0xfdP3)
continue
else break 确定退出
}
}
break
default break
}
}
附录 2 电路原理图
附录3 PCB图
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毕业设计（文）
基单片机程控放器设计
专 业 电子科学技术
摘
设计直流稳压电源前置放电路单元增益控制部分功率放部分单片机动增益控制部分模块构成输入部分采高速电压反馈型运放OPA642作器提高输入阻抗影响性条件输入部分加保护电路种抗干扰措施减少噪声抑制高频激时利变增益宽带放器AD603提高增益扩AGC控制范围通软件补偿减增益调节步进间隔提高准确度功率输出部分采分立元件制作提高负载阻值输出效值控制部分51系列单片机ADDA基准源组成整系统通频带1kHz～20MHz增益0dB增益80dB增益步进1dB60dB预置增益实际增益误差02dB失真输出电压效值达95V输出45～55V时AGC控制范围66dB应单片机数字信号处理技术增益进行预置控制AGC稳定性控范围完成设计基求做适发挥设计更完善
关键词：程控宽带动增益控制AD603AGC
Abstract
The design of the DC power supply the preamplifier circuit unit gain control section the power amplifier section SCM AGC part of several modules The input section with highspeed voltage fee
dback op amp OPA642 as a follower to improve the input impedance and without affecting the performance of the conditions to the input section added protection circuit Using a variety of measures to reduce noise interference and suppress high frequency selfexcited While taking advantage of the variable gain broadband amplifiers AD603 to improve and expand the AGC gain control range reducing the gain adjustment step interval and improve accuracy by software compensation Power output section using discrete components improving the load resistance and the output rms Controlled in part by the 51 series micro controller A D D A and a reference source components Passband of the entire system 1kHz ~ 20MHz the smallest gain 0dB the maximum gain 80dB Gain step 1dB 60dB gain with the following preset actual gain error is less than 02dB Undistorted output voltage effective value of 95V 45 ~ 55V output when the AGC control range of 66dB the application micro controller and digital signal processing techniques to gain presets and control AGC good stability large controllable range completed the design all the basic requirements and make the appropriate play to make the design better
Keywords programmable broadband AGC AD603 AGC
目 录
摘 2
设计题目求意义 4
二方案证较 4
21 控增益放器部分 4
22 功率输出部分 7
23 测量效值部分 7
三具体系统设计 8
31总体设计思路 8
32系统模块电路设计分析 10
321直流稳压电源 10
322前置放电路单元 10
323 增益控制部分 11
324功率放部分 11
325动增益控制（AGC） 12
四理分析参数计算 13
41电压控制增益原理 13
42 AGC介绍 13
43正弦电压效值计算 13
五单片机软件设计 14
51 软件功 14
52流程图 15
53代码分析 15
六抗干扰措施分析 20
七误差分析性总结 21
71 误差分析 21
72性总结 21
八课程设计心体会 21
81 课程设计程 21
82 问题解决方法 21
83 心体会 22
九参考文献 23
十附录（电路图） 23
设计题目求意义
11设计题目
基单片机程控放器设计
12设计求
(1)输入阻抗≥1kΩ单端输入单端输出放器负载电阻600
（2）3dB通频带10kHz～6MHz20kHz～5MHz频带增益起伏≤1dB
（3）增益≥40dB增益调节范围10dB～40dB
（4）输出电压效值≥3V
13设计意义
模拟电子线路知识点三点放器振荡器调制解调器 二者放器基础放器实际模拟电子线路重基础知识点放器言反映前新技术新器件应高速宽带增益程控低噪声高输入阻抗高模抑制程控宽带放器题目正切中知识点诸方面时该课题单片机应等数字化技术微机技术较体现前模拟系统概念加数字化处理技术电子技术发展总趋势
二方案证较
21 控增益放器部分
方案 晶体简单放电路放电路实现重叠图1分立放器装置电路图满足40dB增益求采级放器电路实现二极检测器动增益调整前产生反馈电压调节器电路输出级电路该程序量分立元件晶体电路较复杂难调整工作点特定量增益调整非常困难外采级放器电路稳定性差容易产生激现象
图1 分立元件放器电路图
方案二 原理框图图2示场效应工作变电阻区输出信号取电阻场效应V’分压采场效应作AGC控制达高频率低噪声温度电源等漂移会引起分压变化种方案难实现增益精确控制长时间稳定
图 2 场效应放器电路图
方案三 便40dB增益调整D A芯片AD7520改变反馈电阻网络电压控制电路增益权利考虑AD7520种廉价型10 位D A转换芯片输出VOUT DN × Vref210 中DN10数字输入二进制值满足210 1024块增益调整满足精度求检体CMOS电流开关电阻梯形网络结构具结构简单精度高体积易控制简化外部接线特征实现AD7520编程信号衰减然输入基准电压Vref AD7520具输入信号定保证金求毫伏〜V分具增益更精确信号前通适应振幅调整达AD7520放器然通AD7520衰减围绕相应级放级增益1024情节分母衰减补偿AD7520通编程实现放然AD7520输入范围必需特实现更复杂非线性变换误差kHz带宽频带满足求
方案四 增益控制电压线性编程增益放器PGA 控制电压增益（dB ）变增益放器间线性关系实现增益控制（图3） 根放器增益控制求题考虑直接选择调增益运算放器AD603 R2R梯形电阻网络固定增益放器施加固定增益放器输出衰减通确定增益控制基准电压施加衰减量梯形网络信号输入端接口参考电压微控制器操作性控制D A输出控制电压芯片达更精确数控 AD603通直流提供30MHz工作带宽提供超增益单级实际工作中衰减20dB40dB增益两级放器输出级联高频率提供更增益60dB种方法优点该电路高集成度相干清晰易控制易单芯片数字处理
图 3 变增益运放放器电路图
总程序四选择集成变增益放器AD603增益控制 AD603款低噪声精密控制变增益放器温度稳定性高05dB增益误差满足体精度求增益（分贝）控制电压（V）线性容易D A输出电压控制放器增益
22 功率输出部分
级联放器电路两AD603 输入信号前置放器输出电压AD603符合体求通输出RMS达更高水需前置放器信号放
方案 采集成电路芯片集成电路芯片电路简单方便性稳定具详细文档求高3V rms输出电子市场难买样芯片买AD811 HA 2539等芯片然输出电压满足需求问题容易出现稳定情况
方案二 采分立元件建立级放器难分立元件调试繁琐通合适输入输出阻抗放参数计算设计电阻器电容器需更换似点IC灵活行设计放器优点显易见
综述采方案二
23测量效值部分
方案 程序高速ADC电压进行采样星期数输入计算微控制器效值电压效值出：
该程序具强抗干扰力设计灵活精度高难调试高频率采样困难计算密集型增加软件难度
方案二 精密整流集成获正弦电压ADC采样均值均值效值计算效值显示间简单转换关系信号简单整流滤波电路微控制器完成交流信号效值测量衡量非正弦波种方法会导致较误差
方案三 真效值转换集成芯片真正RMS输出直接测量信号效值测量实现意波形
综述方案三变换芯片AD637选择 AD637真效值转换芯片测量信号效值高达7V 精度优05％ 更少外部元件频带宽1V信号8MHz3dB带宽效价值输入信号dB单位水表明该程序硬件软件简单准确度高超8MHz信号更高程序硬件容易实现8MHz更低时测RMS精度保证摄物体精确度求高通频带10kHz6MHz
三具体系统设计
31总体设计思路
根拍摄象求结合考虑种选项模拟数字系统充分利优势发挥优势采单片机前置放器增益控制方法提高系统精度控性期放器设计分立元件互补推挽输出放器增加输出电压效值信号直合理前置放器单芯片数字控制算法系统框图：
输入信号前置放增益放电压通D单片机控制控制 A转换器提供AD603 Vg（ V1V2）根公式：增益GAIN 40× Vg20 （ dB）置位AGC模式控制电压VgAGC电路供应链理反馈电压终级放器预放信号精确测量计算获需输出信号前级增益匹配峰值检波电路中反馈RMS微控制器算术线性补偿获输出电压
图 4 系统原理框图
32系统模块电路设计分析
321直流稳压电源
采全波桥式整流电容滤波三端稳压装置方法产生种直流电压电源正负15V 正负5V样买相应固定输出三端稳压芯片LM7815 LM7805 果没75V电子市场AD603电压求图5示变输出电压稳压芯片LM317T典型电路图
图5直流电源
稳定直流交流输入滤波电容三端稳压集成电路LM317TVin结束 LM317T样工作： VIN引脚工作电压保持+ Vout端电压低ADJ 125V年底高需非常电流调节电压ADJ端+ Vout端相较输出电流ADJ端固定125V电压高
ADJ端LM317T增加滤波电容极改善纹波抑制高频信号运算放器提供非常稳定电源意外情况LM317T输入电压二极效果输出电压低时输入防止电流侵入LM317T造成损害
322前置放电路单元
图6增益控制输入缓器电路中 AD603输入电阻100Ω 输入电阻1kΩ满足输入缓器部分求必须加入输入阻抗附加噪声电路前电路非常必须量减少噪音采高速低噪声电压反馈运算放器OPA642预输入耦合半导体压保护
输入第电阻分压器衰减部分然低噪声高速运算放器OPA642放整体追者二极保护输入电压峰值OPA642超极限（ 2V ） 输入阻抗1kΩ 400MHzOPA642增益带宽积放34倍 100MHz信号衰减输入输出端口P1P2通轴电缆连接防止激级间耦合采高频陶瓷电容电解电容联方式高频低频信号
323增益控制部分
获安装屏蔽盒控制部分箱式点接接避免激电容电阻采SMD封装入门级连接短路 AD603典型连接部分宽通频带 90MHz通带中10增益〜 30分贝输入控制电压U中05〜 05 V图7范围典型访问AD603 90MHz带宽方法图8增益控制电路
图7 AD603挑90MHz带宽典型方法
增益控制电压关系：股份公司（ DB） 40 × U +10 控制水仅优40dB采两级级联 AG（分贝）增益 40 × U1 +40 × U2 20 获范围20 〜+60分贝符合题目求
两级放器电路相频率响应曲线水AD603系列带宽减时系列围绕90MHz级前带宽两级放器系列3dB带宽应总单基振幅 频率响应曲线总带宽级放器电路15分贝带宽60MHz级联进行绘制
324功率放器部分
电路图9示参考音频放器驱动器电路考虑负载电阻600Ω RMS输出3V 约2V RMS AD603输出两阶段晶体发射结直流耦合直流负反馈构建端端 级功率放述第放级电压时放器电路电压增益阶段电压第级双端输出信号电流合成第二级放变成单端信号时果需需增加级器晶体事实加通频带急剧降更力驱动负载力增加结电容等效放输入信号频率较高时输出电直流电流输出信号2扩增足满足体需 NSC选择晶体2N3904 2N3906（特征频率fT 250 〜 300MHz）达25MHz带宽频率补偿电路时直流20MHz 20MHz线性放增益更少非常光滑稳定直流特性信号会串联电容反馈回路提高直流负反馈会低频响应变化实样做通低频段提高DC较低频率1kHz时电路稳定性提高
该电路放倍数：AG ≈ 1 + R10R9 放约10倍整放器电路电压 R10通调整增益调整时操作点根电源电压进行调整 R7调整
325动增益控制（AGC ）
该模块微控制器调整基础输出信号幅度增益单片机 100Hz截止频率探测器简单2类RC滤波器采样输出信号通频带放器1kHz低端时工作频率1kHz时确保输出波形失真变化时增益较时 AGC响应时间设定10ms时 MCU定时器0产生10ms中断输出RMS样品增益控制电压进行滤波变增益放器波加理AGC控制范围达0〜 80分贝事实添加输入保护电路中输出电压AGC范围相45范围输出〜55V时 AGC约70分贝输出2 〜25V时动增益控制范围达80分贝
部分51系列单片机A DD A参考源组件12 位串行A D芯片ADS7816ADS7841 （RMS峰值时测量）12位串行双D A芯片TLV5618 参考电压源MC1403带隙基准源图10中示方框图
四理分析参数计算
41电压控制增益原理
AD603基增益：Gain (dB) 40 VG + 10中VG差分输入电压单位VGainAD603基增益单位dB
式出dB作单位数增益电压间线性关系出单片机进行简单线性计算控制数增益增益步进准确实现放倍数表示增益话需放倍数复杂数运算转化dB单位控制AD603增益样计算程中引入较运算误差
42 AGC介绍
基增益AD603：增益（dB ） 40 VG +10 中 VG差分输入电压单位V 增益AD603增益基单位分贝
该式中dB单位电压增益数成线性关系出出结认简单线性计算微控制器控制数增益增益步骤精确实现然果放倍数增益放倍率需复杂操作成干分贝单位AD603控制增益引入更高计算误差计算程
421AGC简介
AGC缩写广播电视VCR接收信号处理电路电动增益控制电路作信号强会动降低增益信号较弱动获提高保证输出信号基稳定
422正弦电压效值计算
图11示AD637部结构基RMS手册中出验公式AD637芯片：
中： VIN输入电压 Vrms输出电压效值
图 11 AD637部结构
五单片机软件程序
51软件功
程序子程序存放AT89S52单片机中该程序功 开机负责查键做键盘扫描显示工作然根户键转相应子程序进行处理利程序控制DA电阻网络中阻值变化利LM324N运算放器输出转换成电压形式输出放者衰减正弦波时四位数码中显示出放倍数
52流程图
控制程序流程图图31示
图31 波形放部分程序流程图
53代码分析
系统程序代码
1 函数声明变量定义
方便程序编写部分常变量进行伪定义实现定功程序编写函数利程序编写
#includereg51h
#includeintrinsh
sbit dacsP1^0 端口定义
sbit dawrP1^1 芯片
sbit lcdrsP1^5 定义寄存器
sbit lcdrwP1^6 定义否读写
sbit lcdeP1^7 定义端
sbit lcd_flagP0^7 定义否忙标志
void disp(void) 函数声明
void lcd_delay(unsigned int )
void lcd_deal(unsigned char unsigned char unsigned char )
void _1602(void)
void lcd_init(void)
void lcd_moveto(unsigned char unsigned char )
void lcd_putchar(unsigned char )
unsigned char code shuzi[]{0123456789}
unsigned char code lcd_Assic[12]{ ASICII码
0x300x310x320x330x340x35
0x360x370x380x390x560x2e}
unsigned char dis[2][16]{{ 液晶初始化数
0x200x200x200x20 0x20输出空空格
0x200x200x200x20
0x200x200x200x20
0x200x200x200x20}
{0x200x200x200x20
0x200x200x200x20
0x200x200x200x20
0x200x200x200x20}}
unsigned char val0 全局变量
2．程序
系统程初始化启动DAC0832芯片进入键检测程序加键时val变量加显示屏第行数字显示val第二行适时显示转化电压值加键超秒钟val500ms速度增长键释放停止减键类似详细程序见附录1
3．显示子程序
程序液晶显示子程序首先显示变量val百位十位位分离然储存液晶显示缓存区_1602()函数缓存数送显示屏显示出
*********************显示函数程序********************
void disp(void)
{
P2val
lcd_deal(00val100) 分离百位
lcd_deal(01val10010) 分离十位
lcd_deal(02val10) 分离位
lcd_deal(12(unsigned char)((float)val256*5)10)
lcd_deal(1311) 显示符号
lcd_deal(14(unsigned char)((float)val256*50)10)
lcd_deal(15(unsigned int)((float)val256*500)10)
lcd_deal(1610) 显示字符V
_1602() 输出1602
}
4．延时程序
程序液晶显示函数程序键抖延时提供毫秒级延时函数
*******************延时函数程序******************
void lcd_delay(unsigned int k)
{ 延时函数
unsigned int i0
unsigned char ij
for(i00i0
for(j97j>0j)
}
5．LCD1602液晶输出函数
函数完成液晶显示输出缓区数输出液晶显示屏
*********************液晶输出函数程序********************
void _1602(void)
{
unsigned char *p
lcd_init() 初始化
lcd_delay(10)
lcd_moveto(00) 指针定位第行第列
for(pdis[0]p
lcd_putchar(*p)
}
lcd_moveto(10) 指针定位第二行第列
for(pdis[1]p
lcd_putchar(*p)
}
}
6．数转化函数
函数功显示数查表ASSICII码传送液晶显示缓存区备显示函数调直接显示出正确字符
******************ASSICII码转化函数程序***************
void lcd_deal(unsigned char iunsigned char junsigned char dat)
{
dis[i][j]lcd_Assic[dat]
}
7．检测LCD忙函数
函数功检测LCD1602液晶忙标志函数LCD1602传输数时需先进行忙标志检测返回函数忙时稍写数者命令遇返回忙直接LCD1602写命令者数
******************检测忙标志函数程序*****************
bit lcd_busy() 判断否忙碌 RS＝LowRW＝HighE＝High：读状态
{
bit flag0
lcdrs0 寄存器Low
lcdrw1 否读写High
lcde1 端High
if (lcd_flag1) flag1
else flag0
lcde0
return flag 返回标志判断否LCD忙碌
}
8．写命令函数
函数LCD1602写命令函数
*******************写命令函数程序*****************
void lcd_putcommand(unsigned char command)
{ 写指令 RSLowRWLowEHigh写指令
while (
lcd_busy()) 判断否忙碌
lcdrs0
lcdrw0
lcde0
P0command
lcde1
lcde0
}
9．输出字符程序
函数功输出字符液晶屏通函数LCD1602写数直接显示LCD1602液晶屏
*********************输出字符函数程序********************
void lcd_putchar(unsigned char putchar)
{ 写数 RSHighRWLowEHigh写数
while(lcd_busy()) 判断否忙碌
lcdrs1
lcdrw0
lcde0
P0putchar
lcde1
lcde0
}
10．LCD指针程序
函数定位LCD显示位置指针LCD第二行中第四列显示字符需指针设置第二行第四列lcd_moveto(24)
******************指针定位函数程序***************
void lcd_moveto(unsigned char xunsigned char y)
{ 显示字符位置：第x行y列（X12Y0~15）
if (x0) lcd_putcommand(0x80|y) 第行初始化第y1字符开始显示
if (x1) lcd_putcommand(0xc0|y) 第二行
}
11．LCD初始化函数程序
函数功液晶屏设置初始化
*****************LCD初始化函数程序**************
void lcd_init(void)
{
lcd_putcommand(0x38)
lcd_delay(1) LCD2行5×7字
lcd_putcommand(0x0c) 显数关闭光标较
lcd_delay(1)
lcd_putcommand(0x06)
lcd_delay(1) 次右移字符
}
六抗干扰措施分析
该系统总增益0〜 80分贝输入缓器增益前置放器增益控制部60分贝抗干扰措施必须避免激减少噪声做面方法减少干扰避免激增益控制输入部分：
（ 1 ）部分安装屏蔽盒中免档次高频激间干扰感应隔离输入级输出级电源
（ 2 ）电源隔离功率电隔离通电感器电源部分隔离输入功率电接连接1000μF电解电容陶瓷电容箱连接高频屏蔽盒种方法低频够避免激
（3） 信号耦合电解电容器连接述高频陶瓷电容器避免高频增益衰减两端
（4）构建封闭环输入级全厚厚运算放器周围面吸收高频信号噪音降低增益控制部分级功率放部分种方法功率电种方法效防止高频辐射
（ 5 ）模拟隔离数量电源隔离数字模拟部分间控制信号会感应隔离
（6）轴电缆采输入级输出级间BNC连接器输入输出级
轴电缆电路更抗干扰措施 1kHz时〜 20MHz频带范围0 〜 80分贝增益范围激
该系统反馈控制控制输出电压采样电压增益单片机控制部分AD603增益实际增益误差设置样处理软件校准
七误差分析性总结
71 误差分析
测量误差源电磁干扰输入短测试网站台计算机设备开关电源电磁噪音轴电缆屏蔽效果测量输入噪声电压短路然错误方式
72 性概
项指标指标设计方面达超题目求强调模拟电路设计工艺获高增益低噪音采种措施应抗干扰前置放器集成芯片增益控制功率放级分立元件放弃较难买宽带功率放器样设计非常灵活容易实现
八课程设计心体会
81 课程设计程
1通认真听取老师讲解解程控宽带放器基原理组成
2通查阅书参考资料确定方案完成程控宽带放器设计
3通电路计算确定元件参数指标
4完成电路图绘制
5完成文编写
82 问题解决方法
设计程中免遇种问题需认真分析排种问题
设计程中首先网查阅资料确定设计方案程中匮乏芯片电路确定费功夫终学帮助设计出前模块接动增西控制部分清楚原理请老师帮忙分析电路进行简化完成模块设计
接达超题目求芯片参数进行深入解精确计算程复杂
前实时候学protel 99se长时间没生疏致电路图画慢出现两次返工紧张时间里郁闷件事情通阅读参考资料网搜索等完成电路图绘制
83 心体会
两星期忙碌工作次课程设计已接尾声作名科生验知识匮乏难免许考虑周全方通课程设计掌握程控宽带放器基原理组成巩固通信电子电路单片机控制知识掌控知识实际中应提高电路分析设计力时深深感觉知识足原学东西表面性理性理想化根知道现实中存问题设计简单电路考虑问题考试时候考虑开始遇麻烦通老师学帮助渐渐眉目样程度提高考虑问题全面性
设计电路考虑前果什功需什电路实现外考虑行性实性等等样提高分析问题力通次设计理知识升实践程时实践中加深理知识理解软件应力
里忠心感谢王立老师耐心辅导学热心帮助辛苦
九参考文献
1 谢美． 电子线路设计·实验·测试(第二版) ．华中理工学出版社 200o
1 李广弟．单片机基础．北京航空航天学出版社1995
2 赵茂泰．智仪器原理应．北京：电子工业出版社1999
3 杨欣荣凌玉华等．现代测控技术智仪器．长沙：湖南科学技术出版社1995
4 陈荣章孔云英．工厂电气障排方法． 化学朱玉田 程控增益放器实现方法较选[J ] 机电工程 1997 (4) 42～44
5 华苏重 林青 宽带高增益精密程控增益放器设计[J ] 电子测量仪器学报 1997 (2) 37～39
6 王俊杰 黄心汉 程控增益放器动调整增益放器设计[J ] 电子技术应 1998 (5) 50～51
7 立民 MCS 51 系列单片机应系统设计[M] 北京航空航天学出版社1990
8 高光天 仪表放器应［］] 北京：科学出版社1995
十附录（电路图）
附录1 程序
*********************程序********************
void main (void)
{
dacs0 初始化启动DAC0832
dawr0
P20
disp()
while (1)
{
switch (P3) 键检测
{
unsigned char i
case 0xfe lcd_delay(10) 抖
if (0xfeP3) 确定
{
val++
disp()
for (i0i<100i++)
{
lcd_delay(10)
if (0xfeP3)continue
else break 秒否释放
}
for (i0i++)
{ 秒未释放快加
lcd_delay(10)
if(0xfeP3)
{
if (i500) 速度半秒加次
{
val++
disp()
if (i250) i0
}
}
else break
}
for ()
{
while (0xfeP3) 键释放检测
lcd_delay(10) 抖
if (0xfeP3)
continue
else break 确定退出
}
}
break
case 0xfd lcd_delay(10) 抖
if (0xfdP3) 确定
{
val
disp()
for (i0i<100i++)
{
lcd_delay(10)
if (0xfdP3)
continue
else break 秒否释放
}
for (i0i++)
{ 秒未释放快减
lcd_delay(10)
if(0xfdP3)
{
if (i500) 速度半秒减次
{
val
disp()
if (i250) i0
}
}
else break
}
for ()
{
while (0xfdP3) 键释放检测
lcd_delay(10) 抖
if (0xfdP3)
continue
else break 确定退出
}
}
break
default break
}
}
附录 2 电路原理图
附录3 PCB图
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