让我教你做数控放大器

季夏木槿

让我教你做数控放大器 [复制链接]

    前段时间忙着完成课程设计，现在也放假了，课设答辩也通过了，在这里将方案和大家分享一下，如果大家将来做课程设计或者毕业设计选了这个题目的话，可以参考这个方案。
    数控放大器，即是用数字量控制放大器的放大倍，数字显示实际放大倍数。本设计结合模拟电子技术和单片机技术，通过数/模转换器，实现一种增益可调的数控放大器,该放大器的增益由单片机输出的数字量控制,实现数字量到模拟量的转换，根据预置的电压放大倍数合理分配第一级、第二级的放大量,实现步进为1的1～1 00的放大倍数预置和显示功能。

设计方案

    用运算放大器构成的简单的放大电路如图1-1所示，它是一种通用反相比例运算放大器，其输入输出表达式为Vo=-（Rf/R）Vi,放大倍系数Av=-（Rf/R）。从放大倍数的表达式可以得知，无论改变输入电阻R、反馈电阻Rf，或两者同时改变，均可以改变放大器的增益。当R≤Rf时为增益大于1 的放大器，反之为增益小于1的衰减器，即可利用改变运算放大器反馈电阻Rf来调节增益的大小。

利用DAC内部电阻网络作为运放的反馈电阻

DAC内部是一个倒T的电阻网络，因此将其作为放大器的反馈元件接入电路中，改变其电阻网络的值，即可改变放大器的放大倍数。本设计选用DAC0832与集成运放构成数控放大器，DAC0832是8位的D/A转换芯片，其输出Vout=(28/D)Vi，其中D为8位数字量输入的二进制值，可满足28=256挡增益调节，通过改变0832输入的数字量即可改变放大器的增益，实现增益可控。它由CMOS电流开关和梯形电阻网络构成，具有结构简单、精确度高、体积小、控制方便、外围布线简化等特点。采用D/A转换器与运算放大器组成一个数控增益电路，可以克服由于开关电阻所带来的精度影响。

系统框图

本系统由键盘、显示器及其驱动电路、控制电路和放大电路组成。可以通过键盘控制增益，显示器显示当前的增益，即实现人机交互。

各模块的作用：

放大电路：由DAC0832和集成运放构成，0832作为反馈元件接到反馈回路中

键    盘：通过按钮开关实现键盘控制，用开关的通断改变输入单片机的数字量。

显示电路：由驱动电路和数码管组成，显示输出的放大倍数。

控制电路：89C51单片机作为控制器，它是硬件电路板的控制核心，用来接收数据、控制各模块、接收指令并反馈指令到相应模块中。

季夏木槿

重要模块介绍：
控制模块单片机最小系统







放大电路放大电路由数/模转换器DAC0832和集成运放MC4558构成。

    两级D/A构成的放大器的工作原理：第一级0832的数字量记作D1，第二级记作D2，V02为输出电压。从图中可得第一级放大器的输出V01=(28/D1)Vi；第二级放大器的输出V02=(28/D2)V01=(28/D1)×(28/D2)Vi，则放大倍数Av=(28/D1)×(28/D2)。28/D1与28/D2的范围都是1～255,但不是连续的范围，所以采用两级级联，赋给D1、D2不同的值，实现步进1的设计要求。

显示电路

显示电路由数码管及驱动电路构成，数码管选用的是3位共阳数码管。

   

季夏木槿

实物图：


最上面的分别是：+5V、+12V、-12V和地。±12V为集成运放的工作电压，5V给单片机及DAC0832供电。最右边是5V电源适配器，加上滑动变阻器用来调节输入电压，排针引出方便万用表测量数据。

季夏木槿

数据测量初始化，默认放大倍数为1，输入电压调节为0.1V


放大倍数X1



放大倍数X2


放大倍数X10



放大倍数X20



放大倍数X30



放大倍数。。。。。。太多了，1~100呢，就不一一上图了，对了，上面数码管显示不清楚是因为我手机拍出来的效果不好，实际显示很清晰


误差分析

    误差的主要原因是由于设计电路中，放大倍数是以步进1连续可调的，为实现步进1的设计要求，采用两级放大器级连方法。而1～100的放大倍数是通过近似估算得来的，所以，实际测得的放大倍数有一定的误差。另外通过测试发现，对于高频信号，该电路的放大性能不是很理想，当输入为高频信号时，由于运放的负反馈可变，设定的增益越大，其闭环频率响应越差，所以要提高放大器的性能，需要选用增益可变范围窄或开环频率特性好的运放。   

a13257968

我也用过protel画上面的图····是某些课设，但是若要把上图弄成实物，该怎么么做

季夏木槿

a13257968 发表于 2014-7-5 22:20
我也用过protel画上面的图····是某些课设，但是若要把上图弄成实物，该怎么么做

别急，等我把帖子写完，发个帖很累的好不？

jiwei

季夏木槿 发表于 2014-7-5 21:50
实物图：


最上面的分别是：+5V、+12V、-12V和地。±12V为集成运放的工作电压，5V给单片机及DAC0832供 ...

楼主啊，大学生做这个具体用到哪些器件，能不能在这个实物上标一下

你说他说谁说

楼主，可以分享一下程序吗？蟹蟹