自动增益放大器剖析
一种自动增益控制放大器的设计
一种自动增益控制放大器的设计摘要：本文介绍了一种自动增益控制放大器的设计方法，该方法采用反馈电路实现自动增益控制，使放大器在输入信号强度变化时保持输出信号稳定。
设计中采用了MOSFET管和电容的组合连接方式，使放大器具有高增益和低噪声系数，同时实现了高稳定性和可靠性。
实验结果表明，该自动增益控制放大器具有优良的性能，适用于信号放大和处理的多种应用场景。
关键词：自动增益控制；放大器设计；反馈电路；MOSFET管；电容连接；稳定性正文：1.引言随着科技的不断发展，信号处理技术在通信、电子、计算机等领域得到了广泛应用。
在众多信号处理技术中，信号放大是其中的重要环节之一。
而自动增益控制放大器是实现信号放大的重要器件之一。
它可以在输入信号强度变化时自动调整增益，使输出信号稳定。
因此，本文提出了一种自动增益控制放大器的设计方法，旨在提高放大器的性能和稳定性，并适用于多种信号处理场景。
2.设计原理自动增益控制放大器的设计原理是基于反馈电路实现自动调节增益。
如图1所示，当输入信号Uin经过放大器后，产生的输出信号Uout被反馈到放大器的控制端A处，与输入信号进行比较，产生一个误差电压Ue。
该误差电压被输入到一个控制器中进行处理，控制器通过调节放大器的增益，使误差电压接近于0，从而实现自动增益控制。
图1 自动增益控制放大器原理图在设计中，我们采用了MOSFET管和电容的组合连接方式，如图2所示。
MOSFET管可以提供高增益和低噪声系数，电容与MOSFET管的组合连接方式可以提供稳定性。
此外，在设计中还考虑了放大器的输出阻抗和带宽等因素，使放大器的性能更加优良。
图2 自动增益控制放大器组合连接示意图3.实验方法为验证设计的可行性和有效性，我们进行了一系列实验。
实验中，我们利用模拟电路软件对自动增益控制放大器进行模拟分析，并对其输出信号进行测量分析。
实验结果表明，该放大器具有优良的性能和稳定性。
4.实验结果与分析实验结果显示，该自动增益控制放大器在不同频率和输入信号强度下均能达到稳定的输出信号。
增益可自动控制的放大器的课程设计
增益可自动变换的放大器设计一、设计题目及主要技术指标1．设计题目增益可自动变换的放大器设计2．主要技术指标（1）放大器增益可在1倍 2倍 3倍 4倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz。
（2）能够对任意一种增益进行选择和保持，能显示当前档位（演示：控制某个增益保持时间为4S）。
二、系统组成框图经过查阅书籍和相关资料，再有我们组讨论从而得出增益可自动变换的放大器设计的方案是：1、设计思路1）．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增益范围。
2）．增益的自动切换，可通过译码器输出信号，四选一控制模拟开关来实现不同反馈电阻的接入；3）、对某一种增益的选择、保持通常由芯片的地址输入和使能端控制；在进行巡回检测时，其增益的切换频率由时钟脉冲决定。
2、总体方框图三、单元电路设计与分析1、总体概述：增益可自动变换的放大器电路，由两个555，其中一个555组成的震荡电路产生频率为1Hz的振荡波形，再有第二个555组成的4秒脉冲电路实现对增益保持4秒的功能。
用74LS90实现计数器功能，用4选一模拟开关CD4052来控制接入放大器的反馈电阻的变换，从而实现增益为1倍，2倍，3倍，4倍的切换。
用74LS47来驱动数码管。
由uA741及其外围电路组成的同相放大器实现电压的放大。
2、NE555多谐振荡器说明：本电路需要两个脉冲信号，一个1HZ的时钟脉冲、一个4S的保持脉冲，所以需要两个555电路，分别产生1HZ的脉冲和4S的延时保持脉冲，两个信号都是从555的3脚输出的。
它的频率计算公式为：3、或门电路它的作用是：当两路信号同时输入时，高电平有效，故而当有4S的脉冲信号时，它便输出4S的脉冲信号，从而可以实现保持4S的功能。
4、五进制计数器本电路由74LS90实现，当74LS90的CP端（下降沿有效）输入一个脉冲信号时，计数器便计一个数，经过内部处理，从Q0 ~ Q3输出二进制编码。
当电路计数到100时，Q2便把1送到2和3脚，是计数器从00在开始计数。
自动增益控制放大器
竞赛题名称： 自动增益控制放大器一、设计思路描述：题目要求要实现一个增益自动控制放大器，改变放大器增益的方法有很多。
1.通过模拟开关切换反馈电阻,从而改变放大倍数。
2.通过数字电位器改变反馈电阻改变增益。
3.通过乘法型DAC 内部的电阻网络来改变反馈电阻从而改变增益。
方案1,2由于模拟开关和数字电位器提供的阻值变化范围较少，很难实现自动增益的精确控制。
方案3,乘法型DAC 内部有丰富的电阻网络可以供选择,一个12位的DAC 有4095个动态范围的电阻值可以选择，能很好的满足动态范围。
程控放大器输入,输出用单片机内部的Ａ/Ｄ采样在单片机内部处理数据得到直流电压值或者交流电压的幅度，根据输入确定放大倍数，测输出调整放大倍数当稳定。
时根据输入和输出的值算出放大倍数，Af=vout/vin 。
原理框图如下：二、硬件电路图图1 3.3V 基准源MSP430G2553 Launchpad 控制器程控放大输入信电平转 换电路1跟随器 A/D 检测电平转换电路按键增益设置5110液晶显示图2、程控增益部分图3、0.1V-5V直流可调输出三、算法数学描述：程控放大器的放大倍数Ａf=-R9*code/40950,将所要指定的放大倍数的code值写入DAC7811，从而控制放大器的输出,实现0.2,0.5,2,5的放大增益。
（1）输入信号的的测量,当输入0.1-5V以内的直流信号时经程控放大器后会反相（即出现负值）,所以在程控放大器后再加一级反向放大器，使信号完全和输入的相同，便于信号进行采集。
（2）当输入是交流信号时，频率不超过100KHz,幅值范围为0.1—10V(Vpp),要求放大器的输出信号电压控制在1V(左右0.2V)(Vpp)的范围内。
根据要求可见输入的电压远远超过了单片机的采集电压范围。
同时，交流信号的负值部分不能采集。
首先，要采集输入信号，先要经过电位器进行1/4衰减，如果是10V（Vpp），就衰减到2.5V。
自动增益控制放大器
自动增益控制放大器--设计文档一、设计要求设计一个根据输入信号及环境噪声幅度自动调节音量的自动增益控制音响放大器。
（1）放大器输入端从mp3或信号源输入音频（100Hz~10kHz）信号，输出端带600Ω负载或驱动8Ω喇叭（2~5W）。
（2）当输入信号幅度在10mV~5V间变化时，放大器输出默认值保持在2V±0.2V内，波动越小越好。
（3）能够显示输入信号幅度大小及频率高低。
（4）能够在1V~3V范围内步进式调节放大器输出幅度，步距0.2V。
（5）能够根据环境噪声调整自动调节放大器输出幅度。
二、系统框图三、设计说明1)系统说明本系统以AD603为核心芯片，2片AD603级联，控制器采用32位的STM32作为主控芯片。
因为AD603的输入电压不超过2V，所以先对输入信号进行5倍的衰减，然后送入AD603的输入端。
同时，对输入信号进行幅值与频率的采样，将输入信号通过峰值检波电路得出幅值送入ADC采样，显示出幅值。
因为信号含有负电压，所以利用加法器将输入信号提高，送入ADC采样得出频率，通过频谱显示出来。
输出信号的采集也与输入信号相同。
AD603的增益与控制电压关系满足G(dB)=80Vg+20，同时它的输出电压最大不超过2V，我们设定AD603最大增益时输出1.5V，后级加一个固定放大倍数为2的功放，同时可实现功率的放大。
通过上面的公式可求出稳定在2V或者1~3V内步进可调时的控制电压，进而求出增益。
同时，我们加入闭环反馈系统，通过检测实际输出电压与预设值的比较，来自动调整增益，达到稳定输出电压的作用。
后级功率放大采用集成功放，同时可放大电压。
运用集成运放电路简单同时带负载能力强。
在AD603的前级与功放前级加入电压跟随器，一是用作输入缓冲，二是起到前后级隔离，减小干扰。
2）模块说明分压电路分压电路由一个4k与一个1k精密电阻构成，将输入信号衰减5倍，输入信号幅值变为2mV~1V，这样输入信号小于AD603的最大输入电压，可以将输入信号送入AD603。
可编程增益放大器的分析与设计
可编程增益放大器的分析与设计随着科技的不断发展，可编程增益放大器（Programmable Gain Amplifier，PGA）在电子电路领域中得到了广泛应用。
它具有可以根据需要调整增益的特点，在信号处理、传感器接口、音频设备等方面发挥着重要的作用。
本文将对可编程增益放大器的原理、特点和设计方法进行分析与探讨。
可编程增益放大器的基本原理是通过调节放大器的增益来实现信号的放大或衰减。
常见的可编程增益放大器一般由可变电阻网络和运算放大器构成。
可变电阻网络通过改变电阻值来调整放大器的增益，而运算放大器则起到放大信号的作用。
通过这两个部分的协同工作，可编程增益放大器可以实现不同增益的选择。
可编程增益放大器具有以下几个特点。
首先，它可以根据需要进行增益的调整，从而适应不同的应用场景。
其次，它具有较高的增益精度和稳定性，可以满足对信号处理的高要求。
再次，它可以实现低功耗和低噪声的设计，提高信号的质量。
最后，它具有较好的线性度和带宽，可以满足高速信号处理的需求。
在可编程增益放大器的设计过程中，需要考虑一些关键因素。
首先是电阻网络的选择，不同的电阻网络可以提供不同的增益范围和精度。
其次是运算放大器的选型，需要考虑增益带宽积、输入偏置电流和功耗等指标。
此外，还需要考虑功耗的优化和抗干扰能力的提高。
设计可编程增益放大器的方法主要包括两个方面。
首先是电路拓扑结构的选择，常见的有反馈式、前馈式和混合式等结构。
不同的结构适用于不同的应用场景。
其次是参数的优化和调整，可以通过仿真和实验的方法来确定最佳的参数取值。
同时，还需要考虑可编程增益放大器在整个系统中的匹配和接口的设计。
总而言之，可编程增益放大器作为一种灵活可调的放大器，具有广泛的应用前景。
通过对其原理、特点和设计方法的分析与探讨，可以更好地理解和应用可编程增益放大器。
相信在未来的发展中，可编程增益放大器将在电子电路领域中发挥出更大的作用。
自动增益控制放大器
自动增益控制放大器摘要：本自动增益控制放大器系统以MSP430G2553为核心，由TLC085实现前级放大，由单片机按键或自动控制DAC7811结合TLC085实现对末级增益控制，可观察AGC电压。
整个系统使用+5V单电源供电，使用LP2950-33稳压管转+3.3V 给单片机MSP430G2553 Launchpad供电。
关键词：MSP430G2553 DAC7811 自动增益控制单电源供电一、方案设计1.1 方案设计与比较1.1.1 电源部分的设计方案一：利用电阻分压得到3.3V，实现简单，但是会引来额外功耗，且不稳定。
方案二：利用LP2950-33芯片稳压得到3.3V，稳压效果好，系统稳定性好。
题目提供LP2950-33芯片，实现方便，所以采用方案二。
1.1.2 前级放大器部分的设计本题仅仅提供了TLC085一种运放，故采用其作为前级放大，放大器增益要求最大40dB。
放大器增益可控范围在输入信号频率为10KHz时大于35dB，因此在该级放大5dB。
1.1.3 末级自动增益控制的设计方案一：采用AD603来实现自动增益控制电路。
AD603是低噪、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。
改变管脚间的连接电阻，可使增益处在上述范围内。
方案二：利用单片机MSP430G2553内部ADC10采集放大信号的峰峰值，根据其大小控制DAC7811，从而控制TLC085的放大倍数，此可以实现自动增益控制。
也可通过键盘显示器手动控制。
实现简单可靠，根据题目要求，采用此方案。
1.1.4 AGC电压的生成单片机MSP430G2553按照放大倍数生成对应的PWM波，再经过低通滤波，生成直流电平，该直流电平与放大器的放大倍数成正比，同时与放大器输出峰峰值成正比。
二、硬件电路设计2.1 系统框图本系统主要有稳压模块、前级放大器模块、次级增益自动控制模块3个部分组成。
如图所示：图2-1 系统框图2.1.1稳压电路设计根据LP2950的芯片资料可以很容易得出下图的电压转换电路，电容C1的选择是在芯片资料给的最小2.2uF 的基础上，通过面包板实验得到的比较合适的取值。
增益可自动变换放大器总结报告(保证实现功能)
摘要增益可自动变换放大器是一个首先通过电压比较，经过译码器，转换成有用信号，对这些信号进行处理后再用来控制反馈电阻和数码管，最终达到不同增益之间的自动调节和不同显示数字的部件。
理想增益可自动变换放大器在仿真情况下系统误差很小。
但实际中的电阻和一些芯片存在一定的误差，这使得最终的结果也会出现差别。
而这些理论的设计和猜想将进一步在实际制作与调试中进行验证。
关键词：增益自动调节；运放LM324；电阻反馈网络目录摘要 (1)引言 (3)一、设计任务和要求 (3)二器件选择及其功能1、实验元器件 (3)2.元器件原理分析 (3)三、方案论证和选择1、系统框图： (5)2、各部分原理分析 (5)3、总图见附录 (15)4、PCB见附录 (16)5、仿真结果显示 (9)四、组装与调试 (11)1、使用的主要仪器和仪表 (11)2、测试数据 (11)3、故障及解决 (11)五、总结 (12)谢辞 (13)参考文献 (14)附录 (15)引言课程设计是理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。
本次课程设计主要注重的是电子电路的设计、仿真、印制电路板、制作、调试、等综合于一体的一门课程，意在培养学生正确的设计思想方法以及思路，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度,培养学生综合运用所学知识与生产实践经验，分析和解决工程技术问题的能力。
作为一名大学生不仅需要扎实的理论知识，还需要过硬的动手能力，所以认真做好课程设计，对提高我们的动手能力有很大的帮助做到。
一、设计任务和要求：1、设计一个增益可自动变换的直流放大器。
2、输入信号为0～1V时，放大3倍；为1V～2V时，放大2倍；为2V～3V时，放大1倍；3V以上放大0.5倍；3、通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0、1、2、3分别表二、器件选择及其功能：1、实验元器件：LM324，，74LS138译码器，若干电阻，LM339，CD406674LS08，74LS04，数码管2.元器件原理分析：（1）LM339图2.2.1a 图2.2.1b339内部为四个独立的电压比较器：正相端电压大于反相端时，输出高，反之输出低（2）74LS138图2.2.2将输出电压接入138的输入端，转化为高低电平的有用信号（3）CD4066 功能见 表 2.2.3图2.2.3（4）、LM324：四集成运算放大器图2.2.4 用于完成信号的放大三、方案论证和选择 1图3.12、各部分原理分析：（1）如图7：用三个电压比较器进行电压比较。
增益可自动变换放大器
设计报告内容（设计方案、设计过程、电路图及电路工作原理、调试过程及结果）：设计一：增益可自动变换的直流放大器一：实验器材：LM324，，74138译码器，若干电阻，LM339，CD4066 74LS00，74LS04，LED数码管二：元器件原理：1、LM339LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器3、CD4066 4066四双向模拟开关,4、74138 74138是3线-8线译码器，输出低电平有效。
5、LM324：四集成运算放大器三：实验原理及设计图（一）1．用三个电压比较器进行电压选择。
电压比较器负相端加一个固定电压做参考2、通过调节滑动变阻器控制信号输入，使得输入信号范围分别为0～1V，1V～2V, 2V～3V, 3V以上。
经过电压比较器后，不同范围的电压信号，对应唯一的地址码，在通过74138译码器，将每一个唯一地址码转换成有用信号。
根据74138的功能，000，001，011，111分别通过Y0，Y1，Y3，Y7输出。
（二）1、74138输出低电平有效，而CD4066双向模拟开关高电平有效，故经过7400反向转换器来利用74138控制模拟开关，实现自动控制开关，使增益的自动切换。
2、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增益，用LM324运算放大器实现电压增益，如图，第一个运放实现了反向放大V o=-(Ri/ Rf)*Vi 其中Ri=10K Ω第二个LM 实现的增益为-1的反向电路，使整体的增益为正。
（三）通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍即可。
a=b=0;d=d b +;c=d c +,则使用两个或非逻辑门实现数码管的计数。
增益可自动变换的直流放大器总图如下：输入电压 译码器输出端信号放大倍数反馈电阻阻值（Ω）0～1V0Y3 30K 1～2V1Y2 20K 2～3V3Y 110K3V 以上Y 70.55KY0 Y1 Y3 Y 8 a b c dLED 显示1 0 0 00 0 1 13 0 1 0 00 0 1 020 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 10 0 0 0检验设计图是否正确，利用万用表观察电压增益显示的现象：其中XMM1为输入电压信号。
自动增益控制放大器
2014年全国大学生电子设计竞赛设计报告参赛题目：自动增益控制放大器题目编号：H日期：二〇一四年八月十二日至二〇一四年八月十五日自动增益控制放大器（AGC）设计摘要：本设计以可变增益放大器VCA810为核心，通过单片机MSP430控制各模块，实现电压增益连续可调，输出电压基本恒定。
系统主要由可变增益放大器、MSP430单片机、AGC电路、功放电路、检波电路、比较器、噪声检测电路等组成。
将输入信号经程控放大器进行调理归一处理，输入给程控增益调整放大器VCA810，将信号放大输出，通过有效值检波电路检测输出信号，并送给单片机AD采样，与理想输出信号数值进行比较，若有多偏差，则通过调整对VCA810的增益控制电压，来调整放大倍数，从而实现输出信号的稳定。
整个设计使用负反馈原理，实现了自动增益的控制。
关键字：VCA810 MSP430 有效值检测自动增益控制（AGC）一、方案设计与论证1.1整体方案方案一：采用纯硬件电路实现，由AGC和运放构成的电压比较器和减法电路实现。
把实际电压与理论电压的差值通过适当幅值和极性的处理，作为AGC的控制信号，从而实现放大倍数的自动调整，实现输出电压恒定。
方案二：采用可变增益放大器和单片机结合，通过单片机对输出信号AD采样并转化为数字量，与理论输出电压值进行比较，得到差值转换为控制直流电压，通过DA转化，对放大器的放大倍数精确调整，从而实现输出电压的恒定。
方案一理论简单，只有硬件电路，制作起来相对容易，但其理论低端，精度不够，没有创新，通用性不好；方案二控制精确，自动控制速度快，系统可移植性强，功能改变和增加容易，对后期改善和提升电路性能有益。
但需要软硬件配合，系统稍复杂。
通过对两个方案的综合对比，我们选用方案二。
1.2控制模块方案一：采用MCS-51。
Intel公司的MCS-51的发展已经有比较长的时间，以其典型的结构、完善的总线、SFR的集中管理模式、位操作系统和面向控制功能的丰富的指令系统，为单片机的发展奠定3了良；好的基础，，应用比较广泛，各种技术都比较成熟。
基于VCA810的宽带自动增益放大器
课程设计任务书学生姓名：潘琪专业班级：电子0902 指导教师：洪建勋工作单位：信息工程学院题目：基于VCA810的宽带自动增益放大器初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；能够根据需要自行设计电路并对进行仿真分析；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。
要求完成的主要任务：1.用VCA810完成自动增益控制放大器的设计；2.能熟练使用OrCAD软件对所设计的电路进行仿真；3.制作出实物并进行测试，记录下测试结果并分析；4.完成课程设计报告（应包含电路图，仿真分析、调试及设计总结）。
时间安排：1．2013年1月11日集中，布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。
2．2013年1月14日至2012年1月24日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。
3. 2013年1月25日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)Abstract (I)1 理论分析 (1)1.1 自动增益放大器简介 (1)1.1.1 主要特点和应用范围 (1)1.1.2 常见的实现方法 (1)1.2 自动增益放大器原理分析 (1)2.1.1 工作原理和结构分析 (1)2.1.2 主要性能指标 (1)2.1.3 设计要点 (1)3 电路分析和参数计算 (1)3.1 电路各部分分析 (1)3.1.1 压控增益放大器部分 (1)3.1.2 电压比较电路 (1)3.1.3 幅值检测电路 (1)3.1.4 低通滤波器电路 (1)3.2 总体电路的确定 (1)4 关键部分仿真 (1)4.1 幅值检测部分 (1)4.2 滤波器部分 (1)5电路的制作、调试及相关参数的测定 (1)5.1 制作和调试过程 (1)5.2相关参数的测定 (1)5.3对结果的分析 (1)6总结 (1)参考文献 (1)附录一：总体原理图 (1)附录二：PCB图层 (1)摘要自动增益放大器，即AGC，广泛用于信号调理的中间级，来保证信号幅度的稳定性。
增益可自动变换的放大器设计
增益可自动变换的放大器设计一、设计要求1、放大器增益可在1倍→2倍→3倍→4倍四档间巡回切换，切换频率为1赫兹。
2、能够对任意一种增益进行选择和保持（演示：控制某个增益保持时间为4秒）。
二、设计方案1、方案图：2、功能说明：此电路由电源电路，时钟脉冲产生电路，具有延时功能的脉冲产生、反相电路、计数电路、译码驱动电路、数码显示电路、具有选择功能的电路、电阻网络以及放大电路九部分组成。
增益可自动变换的放大器是通过以下方式来实现其功能的：时钟脉冲产生电路控制增益的切换频率，并通过计数电路对某一种增益进行选择；具有延时功能的脉冲产生电路通过对计数电路使能端的控制达到对某一种增益保持的目的；通过译码驱动显示电路显示不同的放大倍数；通过计数电路输出的信号控制具有选择功能的电路来实现不同反馈电阻的接入，从而实现了不同增益范围的切换。
三、电路设计与分析1、时钟脉冲产生电路、具有延时功能的脉冲产生电路及反向电路该部分电路的核心器件是555定时器，其中，时钟脉冲产生电路是由555定时器组成的多谐震荡器，具有延时功能的脉冲产生电路是由555定时器组成的单稳态触发器。
其具体电路如下：图一时钟脉冲产生电路图二具有延时功能的脉冲产生电路及反向电路555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。
按其工艺分双极型和CMOS型两类，其应用非常广泛。
2、555定时器的组成和功能图1—1是555定时器内部组成框图。
它主要由两个高精度电压比较器A1、A2，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。
1 CC V 32< CC V 31< 1 截止 置1 1CC V 32< CC V 31> Q n不变保持3、555定时器的应用如图所示的时钟脉冲产生电路是用555定时器组成的多谐震荡器，其工作波形如下所示：计算公式如下：输出高电平时间tpL=RP1C2ln2≈0.7RP1C2输出低电平时间tpH=（R2+RP1）C2ln2≈0.7（R2+RP1）C2 振荡周期 f=1/ tpL+tpH ≈1.43/ （R2+RP1）C2由以上计算公式可知：通过确定电阻阻值及电容容值和调节电位器RP1可以实现频率为1赫兹的时钟脉冲输出。
自动增益控制放大器
竞赛题名称： 自动增益控制放大器1、设计思路描述：1.1设计思路本自动增益控制放大器系统以MSP430G2553为控制核心。
利用单片机内部ADC10对末级输出信号采样，可由按键控制也可根据采样得到的末级输出信号幅度大小自动控制DAC7811作为TLC085反馈电阻网络实现对末级自动增益控制。
根据利用单片机内部ADC10对输出信号采样幅度大小自动控制CD4051选择OPA 2227反馈电阻，控制前级是否衰减。
使用LP2950-33稳压管转+3.3V 给单片机MSP430G2553 Launchpad 供电。
1.2系统原理框图系统原理框图2、硬件电路图：2.1 前级信号衰减电路利用单片机内部ADC10对输出信号经过OPA2340绝对值整形后的波形进行采样，根据幅值控制CD4051选择OPA2227反馈电阻，进而控制衰减10倍或1倍。
具体电路原理见附件1。
2.2 次级电压跟随器在前级衰减和末级自动增益控制放大之间加入射随器，可以起到缓冲，稳定系统的作用。
次级电压跟随器2.3 末级DAC7811增益自动控制电路采用单片机控制12位ADC7811，利用其内部R-2R 电阻网络，可根据公式codeV V in out 4096⨯-=ADC10Signal outSignal inOPA2227 DAC7811MSP430G2553TLC085Key and displayCD4051OPA 2340TLC085对输出信号幅度大小进行控制。
7811增益自动控制电路2.4 键盘显示模块为节约单片机I/O 资源，利用74HC164移位寄存器作为串转并实现I/O 口的扩展，仅用4个I/O 口就实现2×8键盘。
采用串行方式控制LCD12864显示。
3、算法数学描述交流信号幅值的判断：在程序中，每隔1607个时钟周期对输入的交流进行一次AD 采样，因为1607是一个质数，所以基本可以保证采样在不同的正弦相位，通过10000次取点计算出峰峰值。
放大器内部结构原理图解
放大器内部结构原理图解
众所周知，决定输出级时针的最基本因素就是工作类别。
由于甲类工作状态不会产生交越失真和开关失真，因而成为理想的模式。
然而，其产生的大信号失真仍未能小到可以忽略的程度。
对甲乙类而言，如果输出功率超出甲类工作所能承受的电平，则总谐波失真肯定会增大。
因为这时的偏置控制是超前的，其互导倍增效应（即位于甲类工作区，两管同事导通所导致的电压增益增大现象）对时针残留物产生影响而出现了许多高次谐波。
这个事实似乎还鲜为人知，恐怕是由于在大多数放大器中这种互导倍增失真的电平相对都比较小，并被七台河失真所完全淹没了的缘故。
对于甲乙类而言，通过对它与甲乙类失真残留物频谱分析可知，除不可避免的输出级失真外，所有的非线性都已有效地加以排除，且在奇次谐波幅度上，最佳乙类状态要比甲乙累低10Db。
实际上，奇次谐波普遍认为是最令人讨厌的东西，因此正确的做法是不避免甲乙类工作状态。
自动增益控制放大器论文剖析
2014年TI杯大学生电子设计竞赛自动增益控制放大器（H题）【高职高专组】摘要本系统以STC12系列MCU为主控平台，以LCD12864作为显示器。
通过MCU 内部ADC采样输出信号，以NE5532为核心放大器，通过数字电位器来改变信号放大倍数，以达到控制增益。
控制输出。
模式一中，放大器从MP3输入100Hz-10KHz 信号，可带5w8欧的喇叭，或带600欧负载；模式二中，当输入信号幅度在10mV~5V 间变化时，放大器输出默认值保持在2V±0.2V内，并能显示输入信号的幅度大小和频率高低。
在模式三中能够在1V~3V范围内步进式调节放大器输出幅度，步距0.2V。
并且可以根据环境噪声自动调节放大器输出幅度。
关键词： STC12单片机自动增益控制 LCD12864 功率放大器目录1系统方案 (4)1.1控制模块的论证与选择 (4)1.2显示模块的论证与选择 (5)1.3信号放大模块的论证与选择 (5)1.4放大器反馈电阻网络的论证与选择 (6)1.5音频功率放大模块的论证与选择 (7)1.6电压信号采集模块的论证与选择 (7)1.7频率测量模块的论证与选择 (9)1.8电源模块的论证与选择 (9)1.9系统模块选择总体论述 (10)2系统理论分析与计算 (10)3硬件电路与程序设计 (12)3.1硬件电路的设计 (12)3.1.1音频功率放大电路 (12)3.1.2放大器核心电路 (13)3.2程序的设计 (14)3.2.1程序功能描述与设计思路 (14)3.2.2程序流程图 (15)4.调试过程 (19)4.1硬件调试 (20)4.2软件调试 (21)5拓展功能 (22)6结论 (22)参考文献 (24)附录1 (25)1系统方案本自动增益控制放大器系统以STC12C5A60S2单片机为控制核心。
放大器主要由TI公司的双运放高性能低噪声运算放大器（NE5532）构成，它具有非常好的噪声抑制性能，较高的输出驱动能力和信号带宽。
自动增益直流放大器
1.绪论1.1自动增益控制简介使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法。
实现这种功能的电路简称AGC环。
AGC环是闭环电子电路，是一个负反馈系统，它可以分成增益受控放大电路和控制电压形成电路两部分。
增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随控制电压而改变。
控制电压形成电路的基本部件是AGC 检波器和低通平滑滤波器，有时也包含门电路和直流放大器等部件。
放大电路的输出信号u0 经检波并经滤波器滤除低频调制分量和噪声后，产生用以控制增益受控放大器的电压uc 。
当输入信号ui增大时，u0和uc亦随之增大。
uc 增大使放大电路的增益下降，从而使输出信号的变化量显著小于输入信号的变化量，达到自动增益控制的目的。
放大电路增益的控制方法有：①改变晶体管的直流工作状态，以改变晶体管的电流放大系数β。
②在放大器各级间插入电控衰减器。
③用电控可变电阻作放大器负载等。
AGC电路广泛用于各种接收机、录音机和测量仪器中，它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内，因而也称自动电平控制；用于话音放大器或收音机时，称为自动音量控制器。
AGC有两种控制方式：一种是利用增加AGC电压的方式来减小增益的方式叫正向AGC，一种是利用减小AGC电压的方式来减小增益的方式叫反向AGC .正向AGC 控制能力强，所需控制功率大被控放大级工作点变动范围大，放大器两端阻抗变化也大；反向AGC所需控制功率小，控制范围也小。
AGC——Automatic Gain Control的缩写。
所有摄象机都有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。
为此，需利用摄象机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。
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自动增益控制放大器
一、设计思路描述
本自动增益控制放大器系统以MSP430G2553为控制核心。
利用单片机内部ADC10对末级输出信号采样，可由按键控制三种模式以及增益倍数的切换，也可根据采样得到的末级输出信号幅度大小，自动控制DAC7811作为TLC085反馈电阻网络，从而实现对末级自动增益控制。
在软件设计中，我们实现三种不同的模式切换：
1.交流手动模式中。
根据选择增益倍数不同，我们可以算出不同的code值，将code值传给DAC7811。
例如：当我选择0.2倍增益时，那么需要控制前级衰减，同时code值为2048,因此增益倍数Av=0.1*4096/2048=0.2。
2.直流自动换挡模式。
根据单片机内部ADC10对输出信号采样幅度大小，自动控制前级是否衰减、控制CD4051选择OPA 2227反馈电阻，从而实现0.2、0.5、
2、5的最大增益倍数。
3.自动增益模式。
根据利用单片机内部ADC10对输出信号采样幅度大小自动控制前级是否衰减，控制CD4051选择OPA 2227反馈电阻。
二、硬件电路设计
2.1前级信号衰减电路
VDD
图2.1 前级衰减电路
如图2.1所示，前级衰减电路由CD4051、OPA2227、20KΩ以及2KΩ电阻组成，其中CD4051为单刀八掷开关。
在该电路中，单片机MSP430G2553通过P1.3口进行对CD4051中两种电阻进行选择，改变OPA2227反馈电阻，从而实现0.1倍与1倍的控制。
在整个电路中，前级衰减电路十分重要，它不仅仅是对输入信号进行衰减，还可以对单片机MSP430G2553进行保护。
2.2末级DAC7811增益自动控制电路
图2.2 DAC7811增益自动控制电路
图2.2为末级DAC7811增益自动控制电路。
利用单片机内部ADC10对输出信号经过OPA2340绝对值整形后的波形进行采样，根据幅值控制CD4051选择
OPA2227反馈电阻，进而控制衰减10倍或1倍。
该电路由TLC085与DAC7811组成，其中TLC085为四路运算放大器，在这次设计中，我们只使用两路，一路作电压跟随器使用，起缓冲作用；另一路放大器是与DAC7811形成反馈电路，实现增益调节。
在DAC7811的数据手册中，我们可以根据公式：
∴
单片机MSP430G2553通过控制P2.0 P2.1 P2.2三个端口，给DAC7811发送数据。
由上公式可知，当Av=5时，我们只需要控制单片机MSP430G2553给DAC7811发送相对应的code 值。
在该电路中，DAC7811特别小，因此将其焊在洞洞板上是非常困难的，建议使用脚距为0.5mm 的转接板，也不要随意掰其引脚，谨防引脚断裂！！！！
2.3键盘显示模块
在键盘中，我们采用三个键设计，其关系如下图2.3所示，它们分别为模式选择键、增益选择键和确定键。
模式选择键可以在交流自动、直流换挡自动和自动增益三种模式切换；
增益选择可以选择0.2、0.5、2、5四种增益；最后的确定键的作用为总开关，
只有当确定键按下之后，单片机才会运行相应的模式。
图2.3 键盘设计电路
显示部分比较麻烦，为了节省I/O 端口，开始我们用74HC164和1602显示，这样只需要4个I/O 端口。
但是在实际中这种方案是不可行的，因此我们最后选择用12864作为显示，需要2个I/O 端口，实际运行通过。
三、软件程序设计
3.1
ADC10采样模块
code
V V in out 4096⨯
-=code
Av 4096
-
=
在程序中，每隔1607个时钟周期对输入的交流进行一次AD采样，因为1607是一个质数，所以基本可以保证采样在不同的正弦相位，通过10000次取点计算出峰峰值。
其流程图如图3.1所示。
3.11ADC10主要特性：
1）有内部基准1.5v或2.5v,还可以外接基准电压。
2）采样对象：可直接向内部温度传感器、芯片供电电
压、外部基准电压采样
3）AD采样起始信号触发方式，软件触发和Timer_A控
制触发
4）采样的方式：单通道单次，单通道多次，多通道轮
流，多通道重复。
5）可单独关闭ADC和基准电压
6）采样数据可自动存储在指定的存储空间ADC10MEM
寄存器中
3.12ADC10初始化设置：
主要是基准电压与通道选择的配置
1）内部基准电压
ADC10内部集成有带隙电压基准，可以产生1.5V或2.5V两种基准电压。
使用内部基准电压具体配置如下：
ADC10CTL0|=REFON；（配置内部基准电压1.5v）
ADC10CTL0|=REFON+REF2_5V；（配置内部基准电压2.5v）
REFON：内部基准电压发生器控制
0 关闭内部基准电压发生器
1 开启内部基准电压发生器
REF2_5V：内部基准电压选择1.5V/2.5V
0 选择1.5V内部参考电压
1 选择2.5V内部参考电压
2）外部基准电压
使用外部基准电压具体配置如下：
ADC10CTL0|=SREF_x；
SREFx：基准源选择
0 Vr+=AVcc, Vr-=AVss
1 Vr+=Vref+, Vr-=AVss
2,3 Vr+=Veref+, Vr-=AVss
4 Vr+=AVcc, Vr-=Vref-/Veref-
5 Vr+=AVcc, Vr-=Vref-/Veref-
6,7 Vr+=AVcc, Vr-=Vref-/Veref-
3）通道选择
ADC10CTL1|= CONSEQ_x；
COMSEQx：转换模式
0 单通道单次转换
1 序列通道单次转换
2 单通道多次转换
3 序列通道多次转换
3.2DAC7811模块
在该模块的软件设计中，我们控制单片机MSP430G2553的3个I/O端口，通过单片机给DAC芯片写入code值，控制增益倍数。
DAC总共16位，12位为数据位，为4096，因此DAC最大值为4096。
3.3CD4051模块
在该模块的软件设计中，我们控制单片机MSP430G2553的1个I/O端口，控制CD4051选择OPA2227反馈电阻，进而控制衰减10倍或1倍。
3.4 主程序
附件1为主程序流程图。
在该流程图中，我们通过三个按键的切换，选择不同的模式和增益倍数，进而选择不同的子程序。
其关系如下表所示：
3.5交流换挡模式
附件2为交流换挡程序流程图。
在交流换挡子程序中，主要根据按键选择增益倍数不同，控制前级CD4051是否衰减，以及DAC中计算出相应的code值，这些值都是固定的，如下表3.5。
当ADC10采样之后，我们需要计算出输入电压的值，并将其显示在12864上。
3.6直流自动换挡模式
附件3为直流自动换挡程序流程图。
在直流自动换挡主程序中，我们把0.1～5V的电压划分为很个区间，在区间内，其电压正义和前级衰减关系是固定的，选择最大增益档位，这样的方法便于程序运行，不需要其判断是否为最大增益，节省时间，其区间关系如下表所示：
3.7自动增益模式
附件4为自动增益程序流程图。
在自动程序中，我们把输入电压0.1～10V 的输入电压分为十个区间，先通过采样值判断其区间，然后在区间里确定其code 值。
在判断其是否为最佳增益时，我们选用了求最小值方法，code1和code0的采样值都在1±0.2V的区间内，那么如果code1比code0小，则保留code1的值，并等待下次比较值，若code1采样值为最小，则code1为最佳增益。
采用区间划分的方法可以节省更多的时间，因为在自动增益中其输入电压是渐变的，并不是稳定不变的，因此我们采样处理时间要尽可能的短一些，如果觉得区间划分法所需时间很长，可以code从每次自加1提高到每次自加10，也可以考虑PID算法。
四、心得与体会
在分配任务值初，应该合理的分配I/O端口，在单片机上只有14个端口可
以让我们使用，那我们在显示方面使用2个I/O端口佬控制12864；在按键方面，我们使用3个I/O端口；CD4051使用1个I/O端口；DAC7811使用3个I/O端口。
因此在I/O端口方面，还是够用的。
另外要主要的是，组长应该在分配任务值初，规定一下程序编程时格式要求、变量定义和文件名称的统一，这样在后面调试的时候更加轻松。
在硬件方面要特别注意，OPA2227和DAC7811都是非常小的芯片，不要随意的去掰其引脚，很容易断裂，在焊接时，应采用转接板进行焊接，对芯片起到一个很好的保护。
在显示方面，1602加74HC164是不可以显示的，我们采用12864显示，使用的I/O端口更少，并且12864能显示汉字，这是1602不能做到的。
在按键上，可以有很多种方法，但是那个确定键是必不可少的。
如果没有确定键的话，我们要进入模式3自动增益模式，那么按键程序必定会经过模式1与模式2，单片机便会认为你选择模式1和模式2，单片机会执行相应的子程序，因此确定键在这起到一个总开关的作用，只要确定键没有按下，你可以任意的切换模式与增益，当确定键按下后，程序便会进入你设好的模式当中，防止其跑飞。
附件：
附件1 主程序流程图
附件2 交流换挡程序流程图
附件3 直流自动换挡程序流程图
附件4 自动增益程序流程图
附件6 自动增益放大总电路图。