程控增益放大器的研究

1、摘 要 本文设计是程控增益放大器。说明了程控增益放大器的结构和功能及其主要的特点。 最后举出了实用电路。本系统以 MCS-51 单片机及其扩展，多路转换开关，数控增益放大器等构成了实用 性较强的硬件电路。放大器是应用最广泛的一类电子线路。它的功能是将输入信号进行不 失真地放大。在广播，通信，自动控制，电子测量等各种电子设备中，放大器是必不可少 的组成部分。在各类电子仪器和设备所采用的电子线路中，集成运算放大器是应用最普遍 的模拟电子器件。集成运放配上不同的反馈网络和采用不同的反馈方式，就可以构成功能 和特性完全不同的各种集成运放电子电路，简称运放电路。这些运放电路是各种电子电路 中的最基本的组成环节。本系统能够实现增益由程序控制，能够满足各项技术指标，测量准确，工作可靠，性能价格比较高。 关键词：关键词：放大器，多路转换开关，MCS-51 单片机 SummarySummaryThis text design is a distance to control to increase benefit enlarger.Elucidation the distance control str

2、ucture and function of increase the benefit enlarger and it be main of characteristics.The end enumerated practical electric circuit This system with the MCS-51 list slice machine and it expand, many road conversion switch, number control to increase benefit enlarger etc. constitute the function stronger hardware electric circuit.Enlarger is application the extensive electronics circuit.It of the function carry on importation signal not to lose to really enlarge.At the broadcasting, corresponden

3、ce, auto control, the electronics measure etc. various electronics equipments in, the enlarger be a constitute of essential to have part.In every variety the electronics circuit for adopt of electronics instrument and equipments, integration operation enlarger is application the most widespread of imitate electronics spare part.Integration the luck put to go together with up the feedback way of the feedback network and adoption dissimilarity of dissimilarity, can constitute function and characte

4、ristic be various totally different integration luck turn on electricity sub- electric circuit, brief name luck turn on electricity road.These lucks turning on electricity road is in various electronics electric circuit of most basically constitute link. This system can realization increase a benefit from the procedure control, can satisfy each item technique index sign, measure accurate, work credibility, function price more Gao. Keyword:Keyword:Enlarger, many road conversion switch, MCS-51 lis

5、t slice machine目录 前言 第一章MCS-51 单片机及其扩展 11MCS-51 系列单片机系统结构 12MCS-51 单片机的扩展 第二章多路转换开关简介 第三章数控增益放大器的基本原理 第四章测量放大器 41 测量放大器的原理 42 测量放大器的选择 43 测量放大器在数控增益放大器中的应用 第五章 数控增益放大器实例 51 PFA100 多路输入数控增益运算放大器 52 AD612/614 数控增益测量放大器53 程序示例 结束语 致谢 参考文献前 言随着近代超大规模集成电路的出现，微处理器及其外围芯片有了迅速的发展。集成技术 的最新进展之一是将 cpu 和外围芯片。和程序存储器，数据存储器，并行，串行 I/O 口， 定时/计数器，中断控制器及其他控制部件集成在一个芯片中，制成单片计算计。而近年来 推出的一些文档单片机还包含有许多特殊功能单元。如 A/D,D/A 转换器，调制解调器，通 信控制器，锁相环，DMA 浮点运算单元。因此，只要外加一些扩展电路及必要的通道接 口，就可以构成各种计算机应用系统。如：工业控制系统，数据采集系统，自动测试系统 等。 在单片机测控系

6、统的输入通道中，如果输入为多点巡回检测系统，多参数测量系统，输 入通道为多输入结构。如果系统中只有一个单片机时，单片机只能分时对这些信号进行采 样。无论是多点测量系统，还是多参数测量系统，各路传感器输出的信号电平都会有较大 的差异，一般在 A/D 变换前都要经过放大，然后，通过 A/D 变换后送入单片机数据总线。 为了满足多路分时多路分时传送，输入通道中必须配置多路开关。多路开关的选择由单片 机控制，而多路开关在通道中的插入位置应根据传感器输出信号状况而定。当传感器输出 信号电压微弱时应先进行放大，再接入多路开关。如果传感器输出信号电压较大，应先接 多路开关再进行放大。如果传感器输入信号电平差异较大时，放大器应选用数控增益放大 器，以满足不同模拟输入通道的不同增益要求。因此，数控增益放大器是根据多输入通道系统中的不同模拟输入的不同增益要求而设 置而设置，它具有应用灵活，使用经济等特点。下面举出了一个程控增益放大器实现框图。51 单片机多路转换开关精密增益调节 电阻网络测量放大器图 1 程控增益放大器实现框图程控增益放大器是以放大器为基础通过单片机，多路转换开关和电阻 网络等一起构成的。

7、如图中所示，单片机对多路转换开关进行控制，而多路转换开关又经过与测量放大器 相连，并通过控制精密增益调节电阻网络，使精密增益调节电阻网络来调节测量放大器， 最终实现程控增益放大器。如已知信号源所需放大倍数，并把这些放大倍数的对应数字量 存入 ROM 中，当需要输入某信号时，则单片机将该对应的放大倍数从 ROM 中取出，经 过多路转换开关，精密增益调节电阻网络等，使放大器按这个放大倍数输出，既完成了程 控增益。下面以可编程增益放大器 MCP6S2X 为例。 芯片的内部结构图（其它类似）如图所示。由图可见， 芯片内部由一些简单的功能模块构成，可共同完成多路选择、可变增益调 节等功能。具有多路选择输入（）模块，共有八路输入，可由软件 设置通道选择。不用的输入引脚应悬空，以使输入电流最小。当然，接或时， 芯片也能正常工作但输入电流会变大。 内部运放部分主要由运放、增益转换器、梯形电阻()等组成， 可完成信号的放大和带宽选择，提高输出电压的精确度。 逻辑控制部分主要提供片选信号、同步时钟、串行输入输出、上电复位、控制 指令和数据读写以完成通路选择和增益控制等功能。上电复位电路 （ ）的功能是：当

8、电源电压低于的限定电压时 使内部电路复位所有的内部寄存器，并使芯片运行在 关机模式下。当大于时，又使芯片恢复正常。另外，用 、还可以实现多个芯片的连接，其连接形式为串行接口方 式。多片连接时，前一个芯片的引脚应连到后一个芯片的引脚，依此类推，它们 可共用和引脚在前述的基础上本文将集中介绍：MCS-51 单片机及其扩展，多路转换开关原理及其应用，数控增益放大器的原理及其应用的情况，并着重以 AD612/614 数控增益测量放大器 为重点典型来研究。第一章 MCS-51 单片机及其扩展一 MCS-51 系列单片机系统结构MCS-51 系列单片机的典型产品为 8051，8751，8031。8051 是 ROM 型单片机，内 部有 4k 字节工厂掩膜编程的 Rom 程序存储器；8751 是 EPROM 型单片机，内部 4k 字节 用户可编程的 EPROM 程序存储器；8031 是无 ROM 程序存储器的单片机，它必须外接 EPROM 程序存储器。除此之外，8051，8751 和 8031 的内部结构是完全相同的，都具有硬 件资源。.面向控制的 8 位 CPU .128 个字节内部 ROM 数据

9、存储器 .32 位双向输入输出线 .一个双工的异步串行口 .两个十六位定时器/计数器 .五个中断源，两个中断优先级 .时钟发生器 .可以寻址 64k 字节的程序存储器和 64k 字节的外部数据存储器MCS-51 的系统简化结构图如 1-1 所示；管脚图见 1-2 .Vss 接地端 .Vcc 电源端 .RST/P0复位端 .EA 8031 中接低电平 .XTAL1振荡器输入 .XTAL2振荡器输入 .ALE/PROG 锁存器信号出现在 P0地址信号,.PSEN 用来信号选通 ROM(外部).P0P3为四个 I/O 口图 11MCS-51 结构简图图 12 8051 引脚图1.2 MCS-51 单片机的扩展MCS-51 单片机具有很强的系统扩展能力，可以扩展 64k 字节的程序存储器和 64k 字节的数据存储器或输入输出口及应用系统的设计更灵活，对用户的要求的适应性也更强MCS-51 的 P0口和 P2口可以直接作为输入输出口使用，也可以作为扩展总线口使 用，MCS-51 系列单片机主要是通过 P0口和 P2口进行系统扩展的。由于本系统需要 4k 字节的程序存储器,而 8031 是内部无 ROM 型的单片机。所以必 须扩展一个 4k 字节的程序存储器。理论上，半导体存储器，EPROM,EEROM,RAM 等都可 以用作单片机的外部程序存储器。但由于 EPROM 价格低廉，性能可靠，所以用得比较普 遍。所以本系统选用 4k 字节的 EPROM 2732，引脚排列如下： 其中：A0 A11：地址输入线O0 O7 ：三态数据输入线读或编程校验时为数据输出线，编程时为数据输 入线，维持或禁止时呈高阻状态CE：选片信号输入线有效PGM：编程脉冲输入线（与合用一脚）OE ：读选通信号输入线，低电平有效Vpp：编程电源线，值因芯片型号和制造厂商有关2732 主要技术指标如下：容量：4k

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