基于DAC0832程控放大器
测控系统综合训练
报告
题目：程控放大器的设计
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
成绩：
江苏理工学院
电气信息工程学院
2014年12月29日~2015年1月23日
目录
摘要 (2)
第1章绪论 (3)
1.1 课题研究背景 (3)
1.2 设计思路 (3)
第2章系统总体设计 (4)
2.1 方案选择 (4)
2.1.1程控部分方案选择 (4)
2.1.2显示部分方案选择 (5)
2.2系统设计要求 (6)
2.3 系统结构与总体设计 (6)
第3章系统硬件设计 (6)
3.1单片机的应用与选择 (7)
3.2芯片简介 (7)
3.2.1 STC89C51性能简介 (7)
3.2.2 STC89C51的主要特性 (7)
3.2.3 STC89C51管脚功能 (7)
3.3 控制显示电路 (9)
3.4按键输入电路 (11)
3.5 D/A转换电路 (12)
3.5.1 管脚功能 (12)
3.5.2 D/A转换电路模块 (13)
3.6 转换电路 (14)
第4章系统软件设计 (15)
4.1软件开发环境简介 (15)
4.2 C语言简介 (15)
4.3软件总体设计 (15)
4.4部分程序段代码 (16)
4.4.1 DAC0832程序段 (16)
4.4.2 LCD液晶显示代码 (17)
第5章系统仿真调试 (19)
5.1 系统仿真结果 (19)
第6章整机实物调试与分析 (20)
6.1 增益测试 (20)
6.2 带宽测试 (20)
6.3 误差分析 (23)
第7章学习总结 (24)
7.1 心得体会 (24)
7.2 参考文献 (24)
附录： (25)
附录一总程序代码 (25)
附录二实物图 (31)
附录三整机电路 (32)
摘要
在电子信息技术中，常常需要对输入信号进行放大。特别是对于一些输入信号幅度变化较大的系统，常常需要实时改变其放大倍数，以保证其输出信号能满足系统的要求。为了满足该需求市面上出现了多种程控放大器。但该类放大器多采用价格昂贵的专用芯片实现，从而性价比不高。
针对以上问题，本文设计出一种可通过程序实现改变信号增益的高增益高精度信号放大器。该放大器利用电流型DAC内部的倒梯形网络配合运算放大器组成反馈网络实现程控放大的功能。
本设计采用与之相关的STC89C51单片机，TL084放大器，DAC0832D\A转换器的概况及应用。本文介绍了目前程控放大器的各项技术特征，并且阐述了其工作过程和要求，硬件系统设计以及软件系统设计，简单地对可编程控制器(PLC)系统结构、工作原理及控制原理进行了分析，详细阐述了程控放大器的外观设计、放大过程、硬件设计、软件程序设计的实现过程。
关键词：STC89C51单片机、DAC0832、运算放大器
第1章绪论
1.1 课题研究背景
程控放大器，又名可编程放大器，是一种放大倍数由程序控制的放大器。程控放大器可以通过软件改变增益，利用模数转换器可以自动适应大范围变化的模拟信号电平，因此越来越多地应用在自动控制系统、智能化仪器仪表中。本课题适用于科学教研、生产实践和教学实验等领域。它是用STC89C51单片机、DAC0832、TL084等通过按键来实现增益的产生与切换。
1.2 设计思路
本系统的主控制模块是由单片机最小系统，四个独立按键构成的，每一个按键对应一种调整模式，分别为设置、增加、减小、移位。按下按键后，会执行相应的按键功能，松开后停止。
程控放大器的输出电压U0与DAC0832的R f端口的输入信号的关系式：U0=-[(Vref·R f)]/2nD(D n-1·2n-1+D n-2·2n-2+...+D0·20)。Vref为系统的反馈信号输入线电阻，D为DAC0832的数字输出量，就相当于改变系统的增益。
具体实现过程：系统上电后先对DAC0832和LCD1602液晶初始化，再对按键进行扫描。当按键有按下时，系统产生相应的变化，从而改变系统的增益，使得输出电压发生相应的变化。系统的放大倍数和输出电压通过液晶实时显示。
第2章 系统总体设计
2.1 方案选择
2.1.1程控部分方案选择
方案一： 采用压控放大器(如AD603)实现高增益程控放大。将可程控的电压源加到压控放大器的控制端，通过调整电压的幅值即可调整输入信号的放大倍数，实现程控放大。但这种方法所能实现的程控增益有限，很难满足题目中的高增益要求，并且在高增益时所加电压有小的纹波都会引起增益的较大变化，所以需要配合一个高精度的DAC 以及一个高精度的参考电源,所需成本较高。故不采用此方案。
方案二：采用分级PGA 芯片配合分压电阻网络和多路开关实现程控放大器。此方案的多路开关实现程控放大的原理如图2-1所示，可实现高增益程控放大。
程控放大器利用选通开关，控制放大器的反馈电阻阻值，实现改变放大倍数的原理工作。
+
_u i
u o
…
…
图2-1 多路开关实现程控放大的原理图
利用数模开关选通不同的开关通道，通过反馈电阻的搭配可以实现多种数值的放大，但要小步进的增益控制，则需要很复杂的电阻网络和通道选择，控制难度大，成本也相应的增加，只能进行较为简单的放大倍数控制。
方案三：利用数字电位器作为放大器的反馈电阻，实现放大器的放大倍数改变。此方案和方案二原理基本相同，都是通过调节反馈电阻来实现对增益的控制，不同的是选用数字电位器来实现，缺点是数字电位器为了扩大使用电压范围，内部附加了由振荡器组成的充电泵，因而会产生有害的高频噪声。
方案四：采用固定增益放大器与利用D/A 芯片的倒梯形权电阻网络的程控放大器级实现。
可利用数模转换器内部所具有的电阻网络作为反馈电阻。电流输出型D/A
芯片的参考电压引脚和电流输出引脚之间等效于一个数控的电阻网络，该网络较为精准和易于控制。采用该种方案的程控放大器，增益的细分程度取决于D/A 转换器的精度（即位数）。
固定增益部分由两级放大电路实现，程控放大部分由DAC和低噪声运放程控放大，在信号经过选频网络之后经过后期固定增益档位的可控放大使输出结果更为理想。该方案的优点是灵活性相当大，增益调节范围很宽，容易实现高精度、高分辨率的高增益程控放大。故综合考虑选择方案四。
2.1.2显示部分方案选择
为便于系统简化和满足人机交互基本功能，显示部分方案选择比较：
方案一：用LED数码管作显示。
采用七段码显示时，数据管中的每一段相当于一个发光二极管。对于共阳极数码管，内部每个发光二极管的阳极被连在一起，成为该各段的公共选通线，发光二极管的阴极则成为段选线。对于共阴极数码管，则正好相反，内部发光二极管的阴极接在一起，阳极成为段选线。这两种数码管的驱动方式是不同的。当需要点亮共阳极数码管的一段时，公共段需接高电平，该段的段选选线接低电平。从而该段被点亮。当需要点亮共阴极数码管的一段时，公共段需接低电平，该段的段选接高电平，该段被点亮。
LED数码管显示清晰明亮，适合用于白天等强光条件下显示，能使用时间长久，价格低廉，但LED数码管显示单一，且显示电路处理麻烦，很占控制器的资源。
方案二：用液晶LCD1602作显示。
LCD1602可以显示字母、数字符号、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能。提供三种控制接口，分别是8位微处理器接口，4位微处理器接口及串行接口。所有的功能，包含显示RAM，字型产生器，都包含在一个芯片里，只要一个最小的微处理系统，就可以方便操作模块。
LCD1602液晶极其省电，且能显示26个英文字母和一些简单的图标，在人机交互，可以有更多的选择，灵活多变，且价格低廉，占用控制器的资源少。
综合以上几种方案的优缺点，本设计采用方案二，用液晶LCD1602作显示。
2.2系统设计要求
本系统设计的程控放大器可以实现如下功能：
(1)输出的值可通过LCD1602液晶显示；
(2)可以通过按键输入改变放大器的放大倍数。
2.3 系统结构与总体设计
从总体结构上来看，整体结构可以分为两块。增益程控模块和信号输出模块，其中增益信号模块主要利用按键来给芯片的信号输入来调节增益，继而用LCD 显示。而信号输出模块主要利用用DAC0832芯片的R-2R电阻网络来进行对输入信号进行增益，在通过单极型差动运放和方向比例运放来形成输出信号。
图2-2 系统结构框图
第3章系统硬件设计
3.1单片机的应用与选择
8051是MCS-51系列单片机中的代表产品，它内部集成了功能强大的中央处理器，包含了硬件乘除法器、21个专用控制寄存器、64kB的程序存储器、256B字节的数据存储器、4组8位的并行口、两个16位的可编程定时/计数器、一个全双工的串行口以及布尔处理器。
由于MCS-51集成了几乎完善的8位中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，硬件的加、减、乘、除法器和布尔处理机及各种逻辑运算和转移指令，这给应用提供了极大的便利。
3.2芯片简介
3.2.1 STC89C51性能简介
STC89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的STC89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
3.2.2 STC89C51的主要特性
（1）4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)；
（2）全静态工作：0Hz-24KHz；
（3）三级程序存储器保密锁定；
（4）128*8位内部RAM；
（5）32条可编程I/O线；
（6）两个16位定时器/计数器；
（7）5个中断源；
（8）可编程串行通道。
3.2.3 STC89C51管脚功能
MCS-51系列单片机芯片均为40个引脚，HMOS工艺制造的芯片采用双列
直插（DIP）方式封装，其引脚示意及功能分类如图3-1:
图3-1 STC89C51引脚图
MCS-51系列单片机的40个引脚中有2个专用于主电源的引脚，2个外接晶体的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。
VCC：供电电压。
GND：接地。
（1）P0口(P0.0~P0.7) 为双向8位三态I／O口，当作为I/O口使用时，可直接连接外部I/O设备。它是地址总线低8位及数据总线分时复用口，可驱动8个TTL负载。一般作为扩展时地址/数据总线口使用。
（2）P1口(P1.0~P1.7) 为8位准双向I／O口，它的每一位都可以分别定义为输入线或输出线(作为输入时，口锁存器必须置1)，可驱动4个TTL负载。
（3）P2口(P2.0~P2.7) 为8位准双向I／O口，当作为I/O口使用时，可直接连接外部I/O设备。它是与地址总线高8位复用，可驱动4个TTL负载。一般作为扩展时地址总线的高8位使用。
（4）P3口(P3.0~P3.7) 为8位准双向I／O口，是双功能复用口，可驱动4个TTL负载。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
综上所述，MCS-51系列单片机的引脚作用可归纳为以下两点：
（1）单片机功能多，引脚数少，因而许多引脚都具有第2功能；
（2）单片机对外呈3总线形式，由P2、P0口组成16位地址总线；由P0口分时复用作为数据总线；由ALE、PSEN/、EA/与P3口中的INT0/、INT1/、T0、T1、WR/、RD/共10个引脚组成控制总线。
3.3 控制显示电路
本设计用STC89C51单片机最小控制系统，显示部分采用LCD1602液晶显示器LCD引脚图如图3-2所示。
图3-2 LCD1602引脚图
此液晶属于工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）
1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。
1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。
本设计中液晶主要用于显示放大器的倍数和方便设置放大器的倍数。由于液晶显示以及程序设计灵活，可以省去数码管显示的繁琐操作。同时液晶显示更加人性化，且现在液晶成本低廉，在本设计中是一个很好的选择。图中单片机的P0口作为液晶显示的数据端口。由于51单片机设计者为了满足多电平的兼容性。在设计时P0口作输出时，设计为集电极开路输出，因此本设计作为液晶的数据端口，P0口输出增加上拉电R2将P0口输出上拉至VCC。以保证单片机输出1时，液晶数据口接收到的信号为高电平。
3.4按键输入电路
按键输入电路如图3-4所示，通过按键控制放大倍数。P1.0接放大设置按钮，P1.1接放大倍数增加按钮，P1.2接放大倍数减小按钮，P1.3接移位按钮。
图3-4 按键输入电路
3.5 D/A 转换电路
D/A 转换电路采用DAC0832来实现，首先来介绍下DAC0832芯片。 3.5.1 管脚功能
DAC0832管脚功能如图3-5所示。
图3-5 DAC0832引脚图
DAC0832的主要特性参数如下： （1）分辨率为8位；
（2）输出为电流信号，电流的建立时间为1us ； （3）可单缓冲、双缓冲或直接数字输入； （4）只需在满量程下调整其线性度；
（5）单一电源供电（+5V ～+15V ），低功耗，20mW ； （6）参考电压可以达到±10V ；
（7）直接的数字接口可以与任何一款单片机相连。 DAC0832的引脚功能：
（1）D0～D7：8位数据输入线，TTL 电平，通常与单片机的数据总线相连，用于输入CUP 送来的待转换数字量。有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；
（2）ILE ：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效； （3）C S ————
：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；
（4）W R 1——————：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns ）有效。由ILE 、C S ————
、W R 1——————
的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存
器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；
（5）X F E R ————————
：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns ）有效；
（6）W R 2——————：DAC 寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns ）有效。由W R 1——————
、X F E R ————————的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC 寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC 寄存器并开始D/A 转换。
（7）IOUT1：电流输出端1，其值随DAC 寄存器的内容线性变化； （8）IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；
当DAC 寄存器内容全为1时，IOUT1为最大，IOUT2=0；当DAC 寄存器内容全为0时，IOUT1=0，IOUT2为最大；
为了保证输出电流的线性，应将IOUT1 及IOUT2接到外部运算放大器的输入端上。
（9）Rfb ：反馈信号输入线，改变Rfb 端外接电阻值可调整转换满量程精度； （11）Vcc ：芯片工作电源，范围为+5V ～+15V ；
（12）VREF ：基准电压输入线，VREF 的范围为-10V ～+10V ； （13）AGND ：模拟信号地，为模拟信号和基准电源的参考地； （14）DGND ：数字信号地，为工作电源地和数字逻辑地 3.5.2 D/A 转换电路模块
D/A 转换电路如图3-6所示，单片机的P2口输出信号给0832的8位并口数据输入，控制端口接地。输出信号至运算放大器。
图3-6 D/A 转换电路
3.6 转换电路
运放与DAC0832连接的运放电路如图3-6所示。DAC0832输出的转换结果为电流信号，在本设计中利用TL084运算放大器将其转换为模拟电压信号。运放的反馈接到运放的Vref端口。图中所示运算放大器U3的作用是反向器，是输出的电压与D/A转换的电压相同。
运放与DAC0832连接的运放电路如图3-7所示。
图3-7 运放与DAC0832连接电路
第4章系统软件设计
4.1软件开发环境简介
本设计中选用德国KEIL公司推出的uVision4集成开发环境作为主机程序设计的编译器。该软件集成了业内最领先的技术。Keil software的8051开发工具提供以下程序，可以用它们来编译C程序代码，汇编源程序，连接和重定位目标文件和库文件，创建HEX文件以及调试目标程序。
4.2 C语言简介
C语言是一种结构化的语言，它层次清晰，便于按模块化的方式组织程序，易于调试和维护，语言简洁，紧凑，使用方便灵活。其次，它丰富的运算和数据类型，便于实现各类复杂的数据解耦。第三，可以直接访问内存地址，能进行位操作的特点，使其能够胜任开发炒作系统的工作。第四，由于C语言可以对硬件进行编程操作，因此，它既有高级语言的功能，同时也有低级语言的优势。不仅可用于系统软件的开发，同时也适用于应用软件的开发。另外，C语言还有效率高的，可移植性强等特点。例如，原来使用的汇编语言编写的程序，由于别人编写的程序不易被读懂，在一段时间后再去做升级和维护就会感觉非常的不方便。但在使用和维护C语言编写的程序时，就不会遇到这样的困扰，这时候C 语言的优势就大大的体现出来了。
4.3软件总体设计
如图4-1所示为系统的软件流程图。
主程序中，首先对系统进行初始化。初始化所完成的是对系统中所用到的资源的控制寄存器等赋初值（如按键端口、液晶端口I/O方向进行初始化、液晶LCD1602显示初始化、放大器控制初始化等），默认放大倍数为1。
各程序段，主要包括DAC0832程序段和LCD1602液晶显示程序段。
首先，系统进行初始化，包括液晶初始化和和各端口的初始化，并设定默认倍数为1，根据相应的放大倍数和D/A值关系，输出D/A控制命令，然后，程序进行入按键扫描段，如果“选择/确定”键按下，则进入放大倍数修改段。根据扫描的键值，进行相应的修改，如，若“加”键被按下，相应位上加1；若“减”键被按下，相应位减1；若”移位”键被按下，光标移位。最后，程序根据修改的放大倍数值，根据相应的放大倍数和D/A值关系，输出D/A控制命令。
图4-1 系统软件流程序
4.4部分程序段代码
4.4.1 DAC0832程序段
首先，DAC0832输出一个默认的放大倍数1，然后根据键值做出相应的改变，根据键值和放大倍数的对应数学关系，计算出DAC0832应输出的控制命令。
如下为DAC0832程序段：
/*****************************
对第一片DAC0832进行赋值设置
*****************************/
void DAC0832_SET(uint16 Data)
{
uint8 i;
uint16 buffer;
buffer=Data+0x1000;
SYNC=0;
for(i=0;i<16;i++)
{
SCLK=1;
if(buffer&0x8000)SDIN=1;
else SDIN=0;
SCLK=0;
buffer<<=1;
}
SYNC=1;
}
4.4.2 LCD液晶显示代码
液晶的显示部分采用带一款字符型液晶1602，此模块的程序结构较简单，难点也只是液晶读写的时序，本程序中只需要时时对液晶写入数据，便于人机交互，只要对液晶驱动了后写数据也就相应的简单了，通过查看液晶的时序图4-2，然后再模拟时序编程别能驱动液晶了。液晶操作的命令码可以查询LCD1602官方给出的命令码表。
首先对液晶进行初始化，然后，根据相应的键值，作出相应的变化，如若“加”键被按下，相应位上加1，输出对应的ASCII值；若“减”键被按下，相应位减1，输出对应的ASCII值；若“移位”键被按下，光标移位等。
图4-2 读操作时序图
1602液晶驱动程序：
void LCD_init(void)
{ LCD_write_com(0x38); /*显示模式设置*/
delay_ms(5);
LCD_write_com(0x38);
delay_ms(5);
LCD_write_com(0x38);
delay_ms(5);
LCD_write_com(0x38);
LCD_write_com(0x08); /*显示关闭*/
LCD_write_com(0x01); /*显示清屏*/
LCD_write_com(0x06); /*显示光标移动设置*/
delay_ms(5);
LCD_write_com(0x0C); } /*显示开及光标设置*/
void LCD_write_com(uint8 com)
{ RS_CLR;
RW_CLR;
EN_SET;
P0 = com;
delay_us(5);
EN_CLR;}
/* 写入数据函数*/ /***************************************************************/ void LCD_write_Data(uint8 Data)
{ RS_SET;
RW_CLR;
EN_SET;
P0 = Data;
delay_us(5);
EN_CLR;}
/* 清屏函数*/ /****************************************************************/ void LCD_clear(void)
{ LCD_write_com(0x01);
delay_ms(5);}
第5章系统仿真调试
5.1 系统仿真结果
当输入信号为正弦信号，且幅度为10mv，频率为100Hz时，信号从A通道输入，从D通道输出，仿真输出结果如图5-1所示。
图5-1 仿真结果
如图5-1所示，初始放大倍数为1，A通道输入的原始信号与D通道输出的信号一致，实现了原始信号的正确输出；通过按键改变放大倍数为5，D通道旋转按钮显示为50mv，经过简单计算，可得输出信号被放大了5倍，由此得出，仿真结果如预期所想。
第6章整机实物调试与分析
6.1 增益测试
当输入信号为正弦，峰-峰值为400mvpp,频率为1kHZ，则各增益如表6-1所示。A0表示理论增益（db),U O表示输出电压（v），A1表示实际增益（db）。
表6-1 不同增益下测试结果
如表所示，输入信号乘以增益与输出信号的关系基本表明此设计实现了程控放大，且在不同增益下误差基本稳定在一定范围内，除个别测试数据误差较大外，可剔除（如表6-1中增益为10时）。测试波形如图6-1所示，分别对应表6-1中的不同增益。
图6-1 不同增益下测试波形
6.2 带宽测试
当输入信号为正弦，峰-峰值为500mvpp，频率为1kHz，增益为5时测试频
音频功率放大器设计详解
音频功率放大器设计 一、设计任务 设计一个实用的音频功率放大器。在输入正弦波幅度≤5mV，负载电阻等于8Ω的 条件下，音频功率放大器满足如下要求： 1、最大输出不失真功率P OM≥8W。 2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。 3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。 4、输入阻抗R i≥100kΩ。 5、具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高 音10kHz处有±12dB的调节范围。 二、设计方案分析 根据设计课题的要求，该音频功率放大器可由图所示框图实现。 下面主要介绍各部 分电路的特点及要求。 图1 音频功率放大器组成框图 1、前置放大器 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输
出驱动扬声器。声音源 的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低
音频功率放大器设计说明书要点
音频功率放大器的设计任务书 1 设计指标 （1）直接耦合的功率放大器，额定输出功率10W，负载阻抗8Ω；（2）具有频响宽、保真度度、动态特性好及易于集成化； （3）采用分立元件设计； （4）所设计的电路具有一定的抗干扰能力。 2 设计要求 （1）画出电路原理图； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）S C H文件生成与打印输出。 3 编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 4 答辩 在规定时间内，完成叙述并回答问题。
音频功率放大器设计 摘要：这款功放采用了典型的OC L 功放电路，为全互补对称式纯甲类DC 结构，功放的每一级放大均工作于甲类状态。输入级和电压放大级采用线性较好的沃尔漫电路，差分管及电流推动管分别为很出名的K170、J 74（可用K389、J 109孪生对管对换）对管和K214、J77中功率M OS 管，功率输出级为2SC 5200和2S A1943大功率东芝管并联输出，功率强劲，驱动阻抗2Ω的喇叭也轻松自如，毫不费力。综合运用了我们前面所学的知识。设计完全符合要求。 关键字：沃尔漫电路 T IM 共源-共基电路 共射-共基电路 1 引言 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。 2 设计思路 甲类放大器作为一种最古老，效率最低，最耗电，最笨重，最耗资，失真最小的放大器它有吸引人的音质。甲类放大器输出电路 本身具有抵消奇次谐波失真，且甲类放大器管子始终工作在线性曲线内，晶体管自始自终处于导通状态。因此，不存在开关失真和交越失真等问题。甲类放大器始终保持大电流的工作状态。所以对猝发性声音瞬间升降能迅速反映。因而输出功率发生急剧变化时，电 输入音 频信号 前置放大级电路 共射-共基电路 共射-共基电路 恒压源电路 推动级 反馈电路 至末级 功放 沃 尔漫电路 图1 前置放大电路框图
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 Amplifier Abstract This 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 words Program-controlled amplifier; operational Amplifier; SCM; gain
音频功率放大器设计实验报告
题目：音频功率放大器电路 音频功率放大器设计任务 1、基本要求 （1）频带范围 200Hz —— 10KHz，失真度 < 5%。 （2）电压增益 >= 20dB。 （3）输出功率 >= 1 W (8欧姆负载)。 （4）功率放大电路部分使用分立元件设计。 发挥部分 （1）增加音调控制电路。 （2）增加话筒输入接口，灵敏度 5mV，输入阻抗 >> 20 欧姆。 （3）输出功率 >= 10W (8欧姆负载)。 （4）其他。 目录 1 引言····························································· 2 总体设计方案·····················································2.1 设计思路······················································· 2.2 总体设计框图··················································· 3 设计原理分析·····················································3.1设计总原理图 3.2设计的PCB电路图 ··· 1 引言 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。
音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。本次设计旨在熟悉设计流程，达到基本指标。 2 总体方案 根据实验要求，本次设计主要是也能够是用集成功放TDA2030为主的电路 一、电路工作原理 图1所示电路为音频功率放大器原理图，其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，输出功率大于10W，频率响应为10~1400Hz，输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级，且有短路保护和过热保护，可确保电路工作安全可靠。TDA2030使用方便、外围所需元器少，一般不需要调试即可成功。 RP是音量调节电位器，C1是输入耦合电容，R1是TDA2030同相输入端偏置电阻。 R2、R3决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益。该电路闭环增益为 （R2+R3）/R2=（0.68+22）/0.68=33.3倍，C2起隔直流作用，以使电路直流为100%负反馈。静态工作点稳定性好。 C4、C5为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。R4、R5称为茹贝网路，用以在电路接有感性负载扬声器时，保证高频稳定性。VD1、VD2是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030。 2．电流反馈 电流反馈是指在一个反馈电路中，若反馈量与输出电流成正比则为电流反馈;若反馈量与输出电压成正比则为电压反馈。通常可以采用负载短路法来判断。 从概念上说，若反馈量与输出电压（有时不一定是输出电压，而是取样处的电压）成正比则为电压反馈；若反馈量与输出电流（有时不一定是输出电流，而是取样处的电流）成正比则为电流反馈。在判断电压反馈和电流反馈时，除了上述方法外，也可以采用负载短路法。负载短路法实际上是一种反向推理法，假设将放大电路的负载电阻RL短路（此时，），若
程控放大器的设计
HEFEI UNIVERSITY 程控放大器的设计 系别电子信息与电气工程系 专业电气信息类 班级09级电气(4)班 姓名李浩刘阳程超 完成时间2011年3月14日
摘要：本设计由三个模块电路构成：前即高共模抑制比仪器,8wei DAC0832衰减器，和单片机键盘显示处理模块。前级模拟放大部分具有高共模抑制比，高输入电阻，可调节放大倍数；DAC衰减器将模拟放大器的输出信号进行相应的衰减；键盘输入信号放大的倍数，并同时选取适当放大倍数，通过单片机整体控制，实现信号方大的功能。 一：方案设计与论证 1.放大电路 可行方案：如图所示，线路前级为同相差动放大结构，要求量运放的性能万群相同，这样，线路除具有差模,，共模输入电阻大的特点外，量运放的共模增益，失调机其漂移长生的误差也相互抵消，因而不需要精密匹配电阻。后即的作用是抑制共模信号，将双端输出转变为单端放大输出，一室印发给接地负载的需要，后即的带你组精密则要求匹配。增益分配一般前级去高值。 可改进为：因为其电路结构简单，易于定位和控制。但要调节增益必须手动调节变阻器，所以考虑将放大倍数设成固定值，以满足题目的需要。 2．控制部分 利用单片机，MCU最小系统可由51单片机或其他派生芯片构成。置数键可由0－9这10个数字级几个功能键组成，在软件的控制下，单片机开机后先将预置数输入，在送去显示的同时，送入DA然后等待键盘终端，并做相应的处理。 二：系统总体设计方案 1.总体设计思路 根据题目的要求，我们认真取舍，充分利用了模拟和数字系统的有点，采用单片机控制放大器增大的方法，大大的提高了系统的精密度；采用仪器放大其输入，大大提高了放大器的质量。有篇运放构成的前几高共模输入的仪表差动放大器，对不同的差模输入信号电压进行不同的方大倍数，再经过后即的数控衰减器得到要求放大的倍数的输出信号。每种信号渡江在单片机的算法控制下得到最合理的前几放大和后即衰减，一是信号放大的质量最佳。
OCL功率放大器的设计报告
课程设计报告 题目：由集成运放和晶体管组成的OCL 功率放大器的设计 学生：郭二珍 学生学号：1008220107 系别：电气学院 专业：自动化 届别：2015年 指导教师：廖晓纬 电气信息工程学院制 2014年3月
OCL功率放大器的设计 学生：郭二珍 指导老师：廖晓纬 电气学院10级自动化 1、绪论 功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载R L(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。 OCL是英文Output Capacitor Less的缩写，意为无输出电容的功率放大器。采用了两组电源供电，使用了正负电源。在输入电压不太高的情况下，也能获得较大的输出频率。省去了输出端的耦合电容，使放大器的频率特性得到扩展。OCL功率放大器是一种直接耦合的功率放大器，它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。集成功率放大电路还具有输出功率大、外围元件少、使用方便等优点，因此在收音机、电视机、扩音器、伺服放大电路中也得到了广泛的应用。 功率放大器可分为三种工作状态：(1)甲类工作状态Q点在交流负载的中点，输出的是一种没有削波失真的完整信号，但效率较低。(2)乙类工作状态Q点在交流负载线和IB=0输出特性曲线的交界处，放大器只有半波输出，存在严重的失真。(3)甲乙类工作状态Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处，克服了乙类互补电路产生交越失真，提高了效率。
因此，本设计可采用甲乙类互补电路。 2、容摘要 本设计中要求设计一个由集成运放和晶体管组成的OCL功率放大器。在输入正弦波幅度Ui等于200mV，负载电阻R L等于8Ω的条件下最大输出不失真功率P o≥2W，功率放大器的频带宽度BW≥80Hz~10KHZ 功率放大电路实质上是能量转换电路，它主要要求输出功率尽可能大，效率尽可能的高，非线性失真尽可能要小，功率器件的散热较好。 本设计选用的是双电源供电的OCL互补推挽对称功放电路。 此推挽功率放大器的工作状态为甲乙类，其目的是为了减少“交越失真”。 由于两管的工作点稍高于截止点，因而均有一很小的静态工作电流I CQ。这样，便可克服管子的死区电压，使两管交替工作处的负载中电流能按正弦规律变化，从而克服了交越失真。 OCL互补推挽对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级，前者为后者提供一定的电压幅度，后者则向负载提供足够的信号频率，以驱动负载工作。
高效率音频功率放大器设计文献综述【文献综述】
文献综述 电子信息工程 高效率音频功率放大器设计文献综述 一、前言 为了节约电路的成本，提高放大器的效率，采用普通的电子元器件设计高 效率音频功率放大器的方法，使用基本的运算放大器，构成PWM路，形成D 类功率放大器，实现了高效率，低失真的设计要求。为了提高电路的抗干扰性能，在设计中使用了电压跟随器，差动放大器，有源带通滤波器等。使设计获 得了良好的效果。 二、主题 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的 不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放 而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。 音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。 （一）早期的晶体管功放 半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。 早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，例如，共发射极截止频率fh的典型值为4kHz，大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。这样，放大器的频率响应也就很狭窄，其3dB截止频率通常在10kHz左右，大大影响了音乐中高频信号的重现。再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约，制作较大功率的OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管子，所以不得不采用变压器耦合输出。变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难，谐波失真得不到充分的抑制，因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。“还
AD603程控增益调整放大器
AD603程控增益调整放大器 AGC电路常用于RF/IF电路系统中，AGC电路的优劣直接影响着系统的性能。因此设计了AD603和AD590构成的3~75dBAGC电路，并用于低压载波扩频通信系统中的数据集中器。 在很多信号采集系统中，信号变化的幅度都比较大，那么放大以后的信号幅值有可能超过A/D转换的量程，所以必须根据信号的变化相应调整放大器的增益。在自动化程度要求较高的系统中，希望能够在程序中用软件控制放大器的增益，或者放大器本身能自动将增益调整到适当的范围。AD603正是这样一种具有程控增益调整功能的芯片。它是美国ADI公司的专利产品，是一个低噪、90MHz带宽增益可调的集成运放，如增益用分贝表示，则增益与控制电压成线性关系，压摆率为275V/μs。管脚间的连接方式决定了可编程的增益范围，增益在-11～+30dB时的带宽为90Mhz，增益在+9～+41dB时具有9MHz带宽，改变管脚间的连接电阻，可使增益处在上述范围内。该集成电路可应用于射频自动增益放大器、视频增益控制、A/D转换量程扩展和信号测量系统。 AD603的特点、内部结构和工作原理 （1）AD603的特点 AD603是美国AD公司继AD600后推出的宽频带、低噪声、低畸变、高增益精度的压控VGA芯片。可用于RF/IF系统中的AGC电路、视频增益控制、A/D范围扩展和信号测量等系统中。 （2）ad603引脚排列是、功能及极限参数 AD603的引脚排列如图1所示，表1所列为其引脚功能。 引脚1 增益控制输入“高”电压端（正电压控制） 引脚2 增益控制输入“低”电压端（负电压控制） 引脚3 运放输入 引脚4 运放公共端 引脚5 反馈端 引脚6 负电源输入 引脚7 运放输出 引脚8 正电源输入 ●电源电压Vs：±7.5V； ●输入信号幅度VINP：+2V； ●增益控制端电压GNEG和GPOS：±Vs； ●功耗：400mW； ●工作温度范围； AD603A：-40℃～85℃； AD603S：-55℃～+125℃； ●存储温度：-65℃～150℃ （3）AD603内部结构及原理 AD603内部结构图如图2所示。AD603由一个可通过外部反馈电路设置固定增益GF（31.07~51.07）的放大器、0~-42.14dB的宽带压控精密无源衰减器和40dB/V的线性增益控制电路构成。
程控放大器设计报告
《电子线路》课程设计 设 计 报 告 题目：程控放大器的设计 班级: 电子工程 姓名: XXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师: XXXXXX 2012年6月
摘要 本次课程设计的目的是通过设计与实验，了解实现程控放大器的方法，进一步理解设计方案与设计理念，扩展设计思路与视野。 对微弱信号的程控放大，传统的方法是采用可软件设置增益的放大器如芯片，但该类放大器价格较高且选择档位较少。采用数字电位器或者模拟开关和AD 组成的多档位、低成本的程控放大器可克服以上缺点，但是模拟开关具有较大的噪声且存在偏置电阻，精度不高使用D/A 内部电阻实现可变电阻也是较为常用的方法，利用DAC 内部精密电阻网络作为运放的反馈电阻提高了放大精度，但这种方案难以实现连续调节。 关键字：程控放大模拟开关DAC
目录 一、内容提要....................... 错误!未定义书签。 二、设计任务和要求................. 错误!未定义书签。 三、总体方案选择的论证............. 错误!未定义书签。 四、单元电路的设计、元器件选择和参数计算错误!未定义书签。 五、绘出总体电路图，并说明电路的工作原理错误!未定义书签。 六、组装与调试，内容含：........... 错误!未定义书签。 七、所用元器件的编号列表。......... 错误!未定义书签。 八、设计总结：..................... 错误!未定义书签。 九、列出参考文献................... 错误!未定义书签。
程控放大器设计 一、内容提要 随着计算机的应用，为了减少硬件设备，可以使用可编程增益放大器（PGA:Pmgrammable Gain Amplifier)。它是一种通用性很强的放大器，其放大倍数可以根据需要用程序进行控制。采用这种放大器，可通过程序调节放大倍数，使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度。所谓量程自动转换就是根据需要对所处理的信号利用可编程增益放大器进行倍数的自动调节，以满足后续电路和系统的要求。可编程增益放大器有两种——组合PGA和集成PGA。 二、设计任务和要求 设计和实现一程控放大器，指标要求： 1、增益在10～60dB之间，以10dB步进可调； 2、当增益为40dB时，－3dB带宽≥40kHz. 3、电压增益误差≤10％； 4、最大输出电压≤10V。 注：不可用专用集成块！
大功率功率放大器电路的设计
大功率功率放大器电路设计 大功率功率放大器电路设计 一. 设计理念及实现方式 (1)能推4Ω、2Ω等双低音的“大食”音箱以及专业类大粗音圈的各类专业箱。 (2)要省电、噪声小，发热量小。 (3)音质要好，能适合家居使用和专业使用。 第一点的实现就是要有大的推动功率。由于目前居室客厅面积有不断扩大的趋势，100W ×2以下功放已显得有些“力不从心”，所以本功放设计为4ΩQ 时360W ×2，2Ω时720W ×2。 第二点的实现就是电路工作在静态时的乙类小电流，靠大水塘级电容和电阻进行滤波降噪，使功放级噪声极小。而电路的工作状态又决定了电路元件的发热量很小，与一般乙类电路相当。配备的大型散热系统是为了应付连续大功率、低阻抗输出时的安全、可靠。 第三点的实现是本功放板的主要目标。目前公认的是：甲类、MOS、电子管音质好，所以本功放要达到甲类、MOS、电子管的音质。 二.大功率输出的实现 要实现大功率，首先是电源容量要大。本功放配置的电源是在截面积为35mm ×60mm的环形铁心上绕制的环牛。一次侧为1.0mm线绕484圈，二次侧为1.5mm双线并绕100圈。 整流为两只40A全桥做双桥整流，滤波为4只47000 uF电容 2只2.7kΩ电阻并接在正负电源上，使电压稳定在±62V。如电压过高可减小电阻到2.2kΩ，过低可加大电阻到3kΩ，功率用3W以上的。 除电源外，要实现大功率输出，特别是驱动“大食”音箱，要求功放输出电流能力要强，本功放每声道选用6对2SD1037管做准互补输出，可驱动直流电阻低达0.5Ω的“大食”音箱。所以4Ω时360W×2、2Ω时720W×2是有保障的。 三. 甲类、MOS、电子管音质的实现 目前人们公认的甲类、MOS、电子管的音质最好，所以本功放电路设计动态时工作于甲类的最佳状态，偏流随信号大小而同步增减，所以音质是有技术保障的。而在此工作状态下，即使更换几只一般的MOS管，对音质的提高也不明显。下面给出其原理图，如图1所示。从图1上可见到本原理图相当简洁，比一般乙类或甲乙类准互补电路还节省元件。而通过在电路板上改变一只电阻的接法就可方便地在本电路与准互补乙类或甲乙类之间变换。 四.绿色环保概念的实现 对本功放来说，实现低耗电、低噪声污染、低热辐射污染是通过以下措施实现的： (1)本功放空载时只有小电流级工作，而功率管基极电压只有0.45V，基本上是截止的，所以比一般乙类耗电少，属节电型功放。
模电音频功率放大器课程设计
课程设计报告 学生姓名:张浩学学号：201130903013 7 学 院:电气工程学院 班 级: 电自1116(实验111） 题 目: 模电音频功率放大电路设计 指导教师：张光烈职称: 2013 年 7月 4 日
1、设计题目：音频功率放大电路 2、设计任务目的与要求： 要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的音频功率放大电路，负载为扬声器，阻抗8。 指标：频带宽50HZ～20kHZ，输出波形基本不失真；电路输出功率大于8W；输入灵敏度为100mV，输入阻抗不低于47KΩ。 模电这门课程主要讲了二极管，三极管，几种放大电路，信号运算与处理电路，正弦信号产生电路，直流稳压电源。功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出频率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。有用继承运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专集成电路功率放大器。本实验设计的是一个OTL功率放大器，该放大器采用复合管无输出耦合电容，并采用单电源供电。主要涉及了放大器的偏置电路克服交越失真，复合管的基本组合提高电路功率，交直流反馈电路，对称电路，并用multism软件对OTL 功率放大器进行仿真实现。根据电路图和给定的原件参数，使用multism 软件模拟电路，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作。 3、整体电路设计： ⑴方案比较： ①利用运放芯片 LM1875和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源分别接+30v和-30v并且电源功率至少要50w，输出功率30w。 ②利用运放芯片TDA2030和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源只需接+19v，另一端接地，负载是阻抗为8Ω的扬声器，输出功率大于8w。 通过比较，方案①的输出功率有30w，但其输入要求比较苛刻，添加了实验难度。而方案②的要求不高，并能满足设计要求，所以选取方案②来进行设计。 ⑵整体电路框图：
通用可变增益放大器
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和发挥部分的要求并融入了自己的创新思想，设计出了一个可控范围大、输出幅度高、稳定性好、抗干扰能力强、幅频特性好的通用可变增益放大器。
目录 摘要 (2) 目录 (3) 一、方案论证与比较 (4) 1、前级放大部分 (4) 2、增益放大与衰减控制电路 (4) 3、后级电压输出 (5) 二、系统设计 (5) 1、总体设计思路 (5) 2、主要电路原理分析与计算 (6) 2．1、前级放大电路 (6) 2．2、增益放大与控制电路 (6) 2．3、档位控制电路 (7) 2．4、电压输出电路 (7) 三、系统测试方法与测试数据 (8) 1、测试仪器 (8) 2、测试方法与测试数据 (8) 2．1、测前级放大电路 (8) 2．2、测增益放大与控制电路 (8) 2．3、各级电路调节好后，进行测量和详细记录 (8) 3、测试结果分析 (9) 3．1、测试结果分析 (9) 3．2、误差分析 (9) 3．3、测试心得 (10) 四、总结 (10)
功率放大器的设计
功率放大器的仿真设计 0 引言 各种无线通信系统的发展，大大加速了半导体器件和射频功率放大器的研究进程。射频功率放大器在无线通信系统中起着至关重要的作用，它的设计好坏影响着整个系统的性能。因此，无线系统需要设计性能良好的放大器。而且，为了适应无线系统的快速发展，产品开发的周期也是一个重要因素。另外，在各种无线系统中由于不同调制类型和多载波通信的采用，射频工程师为减小功率放大器的非线性失真，尤其是设计无线基站应用的高功率放大器时面临着巨大的挑战。采用EDA工具软件进行电路设计可以掌握设计电路的性能，进一步有环设计参数，同时达到加速产品开发进程的目的。 功率放大器（PA）在整个无线通信系统中是非常重要的一环，因为它的输出功率决定了通信距离的长短，其效率决定了电池的消耗程度及使用时间。 1 功率放大器基础 1．1 功率放大器的种类 根据输入与输出信号间的大小比例关系，功率放大器可分为线性放大器与非线性放大器两种。属于线性放大器的有A类、B类及AB类放大器；属于非线性的则有C类、D类、E类、F类等类型的放大器。 （1） A类放大器是所有类型功率放大器中线性最高的，其功率元件在输入信号的全部周期内均导通，即导通角为360°，但其效率却非常低，在理想状 态下效率仅达到50%，而在实际电路中，则仍限制在30%以下。 （2） B类功率放大器的功率元件只在输入正弦波之半周期内导通，即导通角仅为180°，其效率在理想状态下可达到78%，但在实际电路中所达到的效 率不会超过60%。 （3） AB类功率放大器的特性介于A类和B类放大器之间，其功率元件偏压在远比正弦波信号峰值小的非零直流电流，因此导通角大于180°但远小于360°。一般情况下，其效率介于30%~60%之间。 （4） C类功率放大器的功率元件的导通时段比半周期短，即导通角小于180°。 其输出波形为周期性脉冲，必须并联LC滤波电路后，才可得到所需要的正弦波。在理论上，C类放大器的效率可达到100%，但在实际电路中仅能
音频功率放大器设计(明细)
电气与电子信息工程学院《电子线路设计与测试B》报告 设计题目：多级音频放大电路的设计与测试专业班级：电子信息工程技术2013（1）班学号： 201330230118 姓名： 指导教师： 设计时间： 2015/07/13～2015/07/17 设计地点：K2—306
电子线路设计与测试B成绩评定表 姓名学号 专业班级电子信息工程技术2013级（1）班 课程设计题目：多级音频放大电路的设计与测试 课程设计答辩或质疑记录： 1、对一个音频功率放大器的前置级有什么要求？ 答：要求：一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。 2、试画出利用TDA2030/2030A实现的OTL功率放大器电路？ 答： 3、何为D类功率放大器？D类功率放大器有什么特点？ 答：(1)D类功放也叫丁类功放，是指功放管处于开关工作状态的功率放大器。 (2)特点：效率高、功率大、失真小、体积小。 成绩评定依据： 实物制作（40％）： 课程设计考勤情况（10％）： 课程设计答辩情况（20％）： 完成设计任务及报告规范性（30％）： 最终评定成绩： 指导教师签字： 年月日
目录 《电子线路设计与测试B》课程设计任务书 (4) 一、课程设计题目：多级音频放大电路的设计与测试 (4) 二、课程设计内容 (4) 三、进度安排 (4) 四、基本要求 (5) 五、课程设计考核办法与成绩评定 (5) 六、课程设计参考资料 (5) 多级音频功率放大电路的设计与测试 (6) 一、设计任务 (6) 二、设计方案分析 (6) 1、前置放大器 (6) 2、音调控制电路 (7) 3、功率放大器 (11) 三、主要单元电路参考设计 (11) 1、前置放大器电路 (12) 2、音调控制器电路 (12) 3、功率放大器电路 (14) 四、软件的仿真与调试 (15) 五、原理图与PCB的制作 (16) 六、音频功率放大器的调试 (17) 七、心得体会 (18) 八、附录 (19) 1、元件清单 (19) 2、实物图 (19) 3、文献 (19)
程控放大器的设计
开放实验报告 课题名称程控放大器的设计 学生姓名 系、年级专业信息工程系、11、12级电子信息工程指导教师王少杰 2014年 5 月15日
程控放大器的设计 一．实验目的 1、了解程控放大器原理。 2、掌握在Proteus中进行电子电路设计与仿真方法。 3、学会Proteus虚拟仪器仪表的使用。 二．实验内容 1、在Proteus中，设计基于数字电位器的程控放大器，并进行仿真。 2、在Proteus中利用虚拟仪器仪表测量放大器的技术参数。 三．电路设计 1、程控放大器原理 2、程控放大器电路 3、程序设计 4、仿真结果与分析 5、结论 1、程控放大器电路原理如下：
其工作原理是： 通过单片机的SPI总线来控制数字电位器MCP41010，通过对数字电位器MCP41010写时序能够操作操控MCP41010的阻值大小，进一步控制电路中的电压大小，实现单片机对电路电压的放大与缩小。
四．实验分析 MCP41010是数字电位器MCP41XXX系列中的10K阻值的数字电位器，内部有256个抽头，能够精确地对电压实现放大与缩小，采用低功耗CMOS技术，结口是SPI串行接口，最大INL和DNL误差为1LSB，静态工作电流最大值为1uA，关断功能可断开所有的电阻电路，最大限度的节能功耗，单电源工作（2.7V-5.5V），在上电时抽头复位到半量程（80h），MCP41XXX系列数字电位器分为变阻器模式和电位器模式。本次试验使用MCP41010的变阻器模式，通过对单片机的P1.5，P1.6,P1.7（CS，SI，SCK）三个引脚进行输出控制，利用单片机的计数功能对外部按键（增大，减少）进行计数，单片机内部通过按键数多少对MCP41010时序写入，进一步控制MCP41010的抽头数，来改变电路的电压大小，实现程序控制电压的放大与缩小。 五．仿真结果 仿真开始
功率放大器设计(DOC)
电子电路设计实践 设计题目：直流稳压电源设计 系别：电气工程学院专业：电子信息工程 班级：2011级1 班姓名：腾伟峰 学号：201151746 指导教师：张全禹 时间：2013年3月17日 绥化学院电气工程学院
高频功率放大器 1设计要求 1.1 已知条件 +VCC=+12V,晶体管3DG130的主要参数为PCM=700mW，ICM=300mA，VCES≤0.6V，hfe≥30，fT≥150MHz，放大器功率增益AP≥6dB。晶体管3DA1的主要参数为PCM=1W，ICM=750mA，VCES≥1.5V,hfe≥10,fT=70MHz,AP≥13dB。 1.2 主要技术参数 输出功率P0≥500mW，工作中心频率f0≈5MHz，效率η＞50%，负载RL=50Ω。 1.3 具体要求 分析高频功率放大器原理，通过给定的技术指标要求确定甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计的工作状态和计算出电路中各器件参数，利用电子设计工具软件multisim对电路进行仿真测试，分析电路的特性。
2原理分析 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器。 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ< 90o，效率η可达到80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。图 1为丙类谐振功率放大器。 图 1 丙类谐振功率放大器
音频放大器的设计
四川师范大学成都学院电路与电子技术课程设计数字音频放大器的设计 学生姓名 学号 所在学院通信工程学院 专业名称通信工程 班级 指导教师 成绩 四川师范大学成都学院 二○一四年十二月
课程设计任务书
数字音频放大器的设计 内容摘要：数字音频放大器是将输入音频模拟信号或PCM数字信息变换成PWM 或PDM的脉冲信号用来控制大功率开关电路，经过低通滤波器整形实现数字信号的放大输出。数字音頻放大器也看上去成是一个一比特的功率数模变换器。放大器由由三角波振荡器、前置放大电路、PWM比较器、驱动电路、功率放大电路和 低通滤波器电路组成。 输入信号形成电路分PWM处理器和PDM处理两种,将输入信号的振幅变化变 换成脉冲宽度的变化或脉冲密度的变化。 低通滤波器的作用是将脉冲波形整形成漂亮的模拟波形,即滤除PWM或PDM 信号的载波成分。常采用功率损耗小的LC型滤波器。 本设计介绍了数字音频放大器的组成及原理，然后用QuartusⅡ软件进行仿真和模拟，用以验证实验。 关键词：PWM调制低通滤波数字音频 The design of digital audio amplifier Abstract：Digital audio amplifier is an analog input audio signal or the PCM digital information into a PWM or PDM pulse signal for controlling the power switching circuit, low-pass digital filter shaping to achieve an amplified output signal.Also appears as a digital audio amplifier is a one bit digital to analog converter power. Amplifier by the triangular wave oscillator, preamplifier circuit, PWM comparator, the driving circuit, power amplifier and a low pass filter circuit. Input signal forming circuit of two PWM processor and sub-processor PDM, the amplitude of the input signal is converted into a variation or change in the pulse density of the pulse width changes. Low-pass filter is shaped to the pulse waveform beautiful analog waveform, i.e. the carrier component was filtered PWM or PDM signal. Often with a small power loss LC filter.
程控增益放大器_电子技术基础课程设计
辽宁工业大学 模拟电子技术基础课程设计（论文） 题目：程控增益放大器 院（系）：电子与信息工程学院 专业班级：通信101班 学号： 学生姓名 指导教师： 教师职称： 起止时间：
课程设计（论文）任务及评语
目录 第一章程增益放大器设计方案论证 (1) 1.1程控增益放大器的应用意义 (1) 1.2程控增益放大器设计的要求及技术指标 (1) 1.3 设计方案论证 (1) 1.4 总体设计方案框图及分析 (2) 第二章程控增益放大器各单元电路设计 (2) 2.1 编码开关的设计 (2) 2.2 集成电路运算放大器的设计 (5) 2.3增益调整电路设计 (8) 第三章程控增益放大器整体电路设计 (8) 3.1 整体电路图及工作原理 (8) 3.2 电路参数计算 (9) 3.3 整机电路的仿真 (9) 第四章课程设计的总结 (9) 参考文献 (10) 附录：器件清单 (11)
第一章程控增益放大器设计方案论证 1.1程控增益放大器的应用意义 程控增益放大器按输出信号的特点分类，可分为模拟式和数字式可编程放大器。可以通过数字电路控制模拟放大电路的放大倍数。可以自己设计电路，或者使用一些公司的现成的集成芯片实现。具体实行的电路很多。比如DAC＋OP运放；OP运放＋模拟开关；电阻分压网络＋模拟开关+OP运放；集成芯片PGA102；PGA103；AD621；等等。利用拨码开关的数码代替电位器刻度，具有线性度好、精度高、直观，可直接或间接取代一般线性电位器或多圈线性电位器。放大器的增益的变化是由数字信号控制其反馈电阻完成的。程控增益放大器是一种在多通道多参数空间一个测量放大器，多通道放大器的信号的大小并不相同，都是放大至A/D交换器输入要求的标准是电压，因此对各个通路要求测量放大器的增益也不同。 1.2程控增益放大器设计的要求及技术指标 1.2.1设计要求： 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，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，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。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 1.2.2技术指标 1.电压放大倍数N由拨码开关控制，199 ≤N。 ≤ 2.输出电压绝对值在1—10V范围。输入电阻Ω ≤20 Ro。 Ri8，输出电阻Ω ≥M 1.3设计方案论证 程控增益放大器通用的方法： 1）运放+模拟开关+电阻分压网络。 2）拨码开关+数字电位器+运放。 其中，第一种方法利用模拟开关切换电阻反馈网络，从而改变放大电路的闭环增益。这种方法的电路比较复杂，。第二种方案采用固态数字电位器来控制放大电路的增益，线路较为简单。而精度较为高，所以我们采用的是第二种方法设计的放大电路。
音频功率放大器课程设计--OTL音频功率放大器的设计与制作-精品
学号： 课程设计 题目OTL音频功率放大器的设计与制作 学院信息工程学院 专业通信工程 班级通信1302 姓名 指导教师 2014 年 1 月23 日
课程设计任务书 题目:OTL音频功率放大器的设计与制作 初始条件： 元件：集成功放TDA2030A、集成稳压器LM7812、电阻、电容、电位计若干。 仪器：万用表、示波器、交流毫伏表、函数信号发生器、学生电源要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求： ①要求设计制作一个音频功率放大器频率响应20~20KHZ，效率>60﹪，失真小。完成对音频功率放大器的设计、仿真、装配与调试，并自制直流稳压电源。 ②确定设计方案以及电路原理图并用multisim进行电路仿真。 时间安排： 序号设计内容所用时间 1 布置任务及调研1天 2 方案确定0.5天 3 制作与调试 1.5天 4 撰写设计报告书1天 5 答辩1天 合计1周 指导教师签名： 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) Abstract (2) 音频功率放大器的设计与制作 (3) 1. 设计原理及参数 (3) 1.1音频功放电路的设计 (3) 1.1.1设计原理 (3) 1.1.2 参数计算 (5) 1.2直流稳压电源的设计 (6) 1.2.1设计原理 (6) 1.2.2参数计算 (7) 2.仿真结果及分析 (8) 2.1音频功率放大电路 (8) 2.1.1仿真原理图 (8) 2.1.2仿真效果图 (9) 2.2直流稳压电源电路 (11) 2.2.1电路原理图仿真 (11) 2.2.2仿真效果图 (11) 3.实物制作与性能测试 (12) 3.1音频功放实物制作 (12) 3.2性能测试 (13) 3.2.1功率性能测试 (13) 3.2.2频率响应测试 (14) 3.3直流稳压电源制作 (14) 3.4直流稳压电源的测试 (15) 4.收获以及体会 (15)