(第4组)电压控制增益可变放大器设计(VGA)设计(DOC)
仪放及VGA可控增益电路设计说明书
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修订记录目录目录1.方案设计 (5)1.1总体方案系统框图 (5)1.2仪表放大器的选择 (5)1.3 AGC设计选择 (6)2.理论分析与计算 (6)2.1.仪表放大器的相应计算 (6)2.2 VGA的电路设计 (7)3.硬件电路设计 (7)3.1.仪表放大器的电路设计 (7)3.2 VGA程控放大电路 (8)3.3自动增益控制AGC的电路设计 (9)4.软件设计分析 (9)4.1软件流程及框图 (9)5. 系统测试与总结 (11)5.1.测试方案 (11)1）测试环境 (11)2）测试方案： (11)5.2.测试用例及结果 (11)5.3.总结 (12)关键词：INA128,VGA,VCA摘要：本次系统分为俩个部分分别为仪放和VGA板的焊接使。
其中仪放使用INA128为核心完成放大，VGA及AGC以VCA810为核心完成放大，VGA增益放大通过程序控制键盘调节，AGC采用分立元件产生增益控制电压。
测试表明本系统各功能均已达到或超出了题目要求。
1.方案设计1.1总体方案系统框图本系统分为两部分，一部分为仪表放大器的设计，一部分为可变增益放大器VGA的设计。
系统框图分别如图一图二所示。
图一仪表放大器设计图二可变增益放大器AGC的设计1.2仪表放大器的选择题目所给要求仪放增益400倍，输出峰峰值10V条件下3dB带宽不小于10kHz，且仪放共模抑制比优于60dB，为了满足题目要求，本系统选择常用的INA128，该芯片在增益1000倍的情况下3dB带宽不小于20KHz，共模抑制比可达120dB以上，完全符合题目要求，而另一款备选芯片INA118在增益1000倍情况下3dB 带宽为7KHz ，与题目400倍3dB 带宽10KHz 的要求相近，很可能不满足要求故而不选用INA118而选用远远超出题目要求的INA128。
一种VGA增益延迟控制电压产生电路设计
一种VGA增益延迟控制电压产生电路设计【摘要】在接收机AGC系统中，通常要求调节多级增益放大电路的电压控制信号有明显的延迟特性，以此获得最佳放大性能和良好的信噪比。
本文利用电流补偿技术，基于BiCMOS工艺设计一款新型控制电压产生电路，产生电压具有明显的延迟特性，功耗小，符合实际应用。
【关键词】AGC;延迟控制;电流补偿技术在接收机应用中，控制多级级联形式的可变增益放大器时，通常要求尽量使前级放大器处于最大增益状态，使增益调节先从后级开始，以此获得良好的信噪比和操控性。
延迟式控制信号产生电路是行之有效的电路结构形式之一，用它产生两个相对延迟的电压信号，分别作为前后级VGA的控制信号。
1.本文设计本文设计的延迟控制电路，利用电流补偿技术，控制电容充放电电流大小，产生相对变化不同步的两个电压V1，V2。
工作时，V2变化先起作用于放大器，随后V1变化作用，获得VGA延迟控制特性。
具体电路图如图1所示。
图1 延迟控制信号产生电路其中，充电电容C1，C2分别经Q5，Q4通路充电，使Vc1=Vc2=Vb，Q1，Q2作为稳压管给Q3提供基极电位。
Q6与Q7，Q8组成电流镜，两个电流镜通路分别与C1，C2连接，形成放电回路。
PMOS管P1，P2组成电流源，为电容C1进行电流补偿。
当有AGC的反馈控制信号Iin输入时，电流镜Q7，Q8导通，电容通过两路缓慢放电。
此时，电容C2上的电荷由于分流作用，直接通过Q7，R7和R10一路放电，V2开始缓慢按一定速率下降。
另一路，P1，P2组成电流镜始终给电容C1充电，以减小分流带来的电荷损失，充电电流Ix大小为：经支路充放电作用后，两电容电压分别为：由此可见：当输入电流较小时，通过Q8的电流镜比例电流小于Ix，则此时电流主要由电流镜P1，P2提供，对C1的电荷影响较小，V1基本保持不变，控制着前级VGA增益保持最高;V2值因电容C2的放电而下降，率先降低后级电路增益;当输入电流继续增大，通过Q8的电流大于Ix时，P1，P2路不能完全满足，此时电容C1开始放电提供所需电流，V1值下降，控制前级VGA作用，使电路总的增益继续下降。
增益可变的交流放大器
可变增益放大器设计学院：自动化工程学院专业班级：自动化一班年级：08级学号：姓名：一、题目：可变增益放大器二、设计任务及要求设计任务：设计制作一个增益可变的交流放大器。
要求：1．基本部分（1）放大器增益可在0.5倍、1倍、2倍、3倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz；（2）可以随机对当前增益进行保持，保持时间为5s，保持完后继续巡回状态；（3）对指定的任意一种增益进行选择和保持（保持时间为5s），保持完后返回巡回状态；（4）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；2．发挥部分（1）对于不同的输入信号自动变换增益：a．输入信号峰值为0—1V，增益为3；b．输入信号峰值为1—2V，增益为2；c．输入信号峰值为2—3V，增益为1；d．输入信号峰值为3V以上，增益为0.5；（2）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。
基本部分三﹑电路设计1、设计方案及整体框图分析设计要求，我们确定大致思路如下：○1这个电路采用可以采用反项比例放大器实现对输入信号进行放大。
Au=-R2/R1控制反项比例放大电路的反馈电阻实现放大器增益的变换, 即控制R2的阻值。
○2想实现R2的自动变换，需的使用模拟开关进行控制。
而要想实现电路的自动切换，需的使用多谐振荡器输出脉冲进行控制。
○3想实现对指定的任意一种增益进行选择和保持可以用JK触发器一直输出高电平使计数器无脉冲，在用另一开关给计数器脉冲，得到想要的增益，再切换单稳态触发器的开关对增益保持，之后返回循环状态。
○4要想对一种增益进行选择和保持，需的用一个单稳态触发器来实现电路这一功能。
⑤最后该电路主题部分，则通过计数器计数来控制模拟开关。
另外想实现显示这一功能，需的加一个全加器和译码器驱动数码管，实现增益档位的显示。
如上所示流程图：由555组成的振荡电路产生频率为1Hz 的振荡波形，由555组成的单稳态实现对增益保持5秒的功能。
电压控制增益可变放大器
电压控制增益可变放大器（VGA）设计摘要本设计以VCA822芯片为核心，加以其它辅助电路实现对宽带电压放大器的电压放大倍数、输出电压进行精确控制。
放大器的电压放大倍数从0.1倍到10倍变更，通过电压跟随器确保输入阻抗＞1012Ω。
选用高增益带宽积的运放保证放大器的带宽大于15MHz。
关键词：宽带直流放大器；控制电压；电压变换；VCA822；ABSTRACTThis experiment is designed with VCA822 chip as the core, with other auxiliary circuit to realize the voltage gain of the broadband voltage magnification, as well as the accurate control of the output voltage. Amplifier voltage magnification changes from 0.1 times to 0.1 times through the voltage follower to ensure that the input impedance > 1012Ω. At the same time, the selection of high gain bandwidth product of the op-amp is to ensure the bandwidth of the amplifier greater than 15 MHZ.目录1.系统方案比较与设计2.理论分析与计算3.单元电路设计与计算3.1一级同相放大电路3.2二级可控放大电路3.3三级同相放大电路3.4四级反向放大电路3.5甲乙类功率放大电路4.系统测试5.结论6.参考文献1.系统方案比较与设计本设计采用手动调节的方法对宽带直流放大器的电压放大倍数进行控制。
增益自动变换放大电路 设计报告
图 2 放大电路变换控制原理图
2.1.2 放大电路元件的选取与计算
图 3 放大电路变换控制电路实现图
根据 Av=（1+Rf/R1）和设计题所要求的放大倍数 10 倍、5 倍和 2.5 倍可计算得： Av=10 时，R2=90kΩ，选用 91 kΩ 的电阻；Av=5 时，R3=40 kΩ，选用 41 kΩ 的电阻； Av=2.5 时，R4=15 kΩ，选用 15 kΩ 的电阻。
第四部分 性能指标的测试................................................................................................................ 9 4.1 电路调试 ............................................................................................................................ 9 4.1.1 测试仪器与设备......................................................................................................... 9 4.1.2 指标测试及测量数据................................................................................................... 9 4.1.3 故障分析及处理......................................................................................................... 9 4.2 电路实现的功能和系统使用说明........................................................................................... 9
增益自动切换电压放大电路的设计(DOC)
东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电子电路实践第二次实验实验名称：增益自动切换电压放大电路的设计院（系）：吴健雄学院专业：电类强化班姓名：缪惠宇学号：61010125实验室: 实验组别：同组人员：实验时间：2012年 4月 13日评定成绩：审阅教师：实验二增益自动切换电压放大电路的设计一、实验容及要求用运算放大器设计一个电压放大电路，能够根据输入信号幅值切换调整增益。
电路应实现的功能与技术指标如下：1.基本要求1）放大器能够具有0.1、1、10、50增益，并能够以数字方式切换增益。
2）输入一个幅度可调的直流信号，要求放大器输出信号电压在0.5～10V围，设计电路根据输入信号的情况自动切换调整增益倍率。
3）放大器输入阻抗不小于100kΩ，输出阻抗不大于1kΩ。
2.提高要求1）输入一个交流信号，频率10kHz，幅值围为0.1～10V（峰峰值Vpp），要求输出信号电压控制0.5～10V（峰峰值Vpp）的围。
2）显示增益值。
3.创新要求1）利用数字系统综合设计中FPGA构建AD采集模块，来实现程控增益放大器的设计。
分析项目的功能与性能指标：功能：1.判断电压处在哪一个围。
2.不同的围之，放大不一样的倍数‘3.对交流信号进行整流，判断其峰峰值处在哪一个围。
4.根据交流信号峰峰值的不同进行不同的放大。
性能指标：1.增益为10、1、0.1，分别在0.5V、5V的时候进行跳变。
2.交流信号的频率为10KHZ，需在电路的通频带中。
二、电路设计（预习要求）(1)电路设计思想（请将基本要求、提高要求、创新要求分别表述）：基础部分：对于输入的信号，先对其所在的电压围进行判断，使用电阻分压的形式，用运算放大器进行比较，再用AD转换的方式，对所输入的信号根据电压大小进行编码，分别为00、01、11，对模拟开关进行控制，控制放大电路，以实现放大倍数的变化。
提高部分：由于二极管存在一定的导通电压，有一定点输入信号，所以使用精密整流滤波电路来获得与幅值相等的直流信号，整流之后，可以使用与基础部分一样的方法进行电压大小的比较，并对原信号进行放大。
宽控制可变增益放大器(VGA)电路的设计
’ｈ ｓｇ ｆＶＧＡ ｅ ｔｉ ｒ ｕｉ ｌ ｅ Ｄｅ ｉｎ ｏ ’ Ｅｌｃ ｒｃＣｉｃ ｔ
Ｄ ｏ ｕｎ ｎ ｎｇ Ｙ ｙｕ
（ ｉ ｈ ｕ Ｓ ｉ ｔｃ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｖｏ ａ ｉ ｎ ｌＣ ｌ ｅ ｅ Ｇｕ ｚ ｏ Ｇｕ ｙ ｎ ５ ０ ０ ） Ｇｕ ｚ ｏ ｃ — ｅ ｈ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ｃ ｔ ａ ｏ ｌ ｇ ， ｉ ｈ ｕ， ｉ ａ ｇ， ５ ０ ８ ｏ
压 Ｕ 。左端 为输入 电压 ， 根据 输 人 电压 Ｖｉ 变 的 化， 加在 ＆ 的两端 电压 ＶＲ相应 变化 ， ｃ 于是 ， 电阻 上 的电流 ：
ｋ 一 ＝ ＝ ＝
１ ２ 线性好 、 ． 控制 电压 范围广 的 电压 控制 电阻电路 可变增益 由电压控 制 电阻来实 现 。
ｔ ｏ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｔ ｅ ｏ ｔｏ ｌｃ ｒｃ ｃ ｒ ｅ ｔｏ ｏ ｔ ｇ ｕ ｐ ｔ ｔｈ ｓ ｔ ｅ ｍｅ ｉｓｏ ｉ ｈ ｌ ｅ ｒ ｒ ｌｒ ｓｓ ａ ｃ ，ｈ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｅｅ ｔ ｉ ｕ ｒ ｎ ｒ ｖ ｌａ ｅ ｏ ｔ ｕ ．Ｉ ａ ｈ ｒｔ ｆ ｈ ｇ ｉ ａ ｉ ａ ｎ —
输入信 号搭配 的偏 电压 １ ５ ． Ｖ。 图 ２的 电路考 虑 为
无失 真工作作 为必 要 条件 ， 了 不产 生 由于 场效 应 为 管 的失 真 ， Ｔ 由 构 成 的源 极 跟 随器 必 须 正 常工 作 。
此时 ， 因为电压控 制电阻 Ｒ 上流过 的最 大电流 为 Ｉ 。
下面对 实 现 低 失 真 ， 控 制 电 压 范 围 的 ＶＧ 宽 Ａ 的 电路加 以叙述 。
（ １
２ 取 出 电 流 电路
电流取 出电路［ ， 图 ２左侧 是 差 动 电路 ， 此 】见 ］ 在 电路 中使用单端 输入 和输 出 ， 因此 ， Ｔ 一处设 置与 在 。
(完整版)自动增益控制放大器设计(毕业论文)
摘要自动增益控制电路已广泛用于各种接收机、录音机和信号采集系统中，另外在光纤通信、微波通信、卫星通信等通信系统以及雷达、广播电视系统中也得到了广泛的应用。
本课题主要研究应用于音频放大的前级电压放大，因此设计的电路需容纳的频带范围应较宽，以至于使语音信号通过。
由于语音信号的频带范围为300hz-3400hz,所以该电路所应设计的频带范围应在300hz-3400hz之间，并且电路应该实现增益的闭环调节，通过此电路可以实现增益的自动调整，以至于使音频信号强时自动减小放大器的倍数，信号弱时自动增大放大器的倍数，从而实现音量的自动调节。
本课题介绍了自动增益控制的概念原理以及对自动增益控制放大器各部分的工作原理，最后对系统的测试结果以及设计与实现中应该注意的问题也做了详细分析。
关键词：放大器；自动增益控制；电压跟随器；滤波器ABSTRACTThe automatic gain control electric circuit widely used in all kinds of receivers、tape recorders and signal gathering systems, and also been used in communications system radar, the broadcast television system and optical fiber communications, microwave communications, satellite communications.This topic mainly studies to the applies to the front level voltage amplification of the audio frequency amplification, therefore the frequency band scope of the electric circuit should be widerthat can make the pronunciation signals to pass. Because the frequency band scope of the pronunciation signal is 300 Hz-3400 Hz, so the frequency band scope of our electric circuit should be designed within 300 Hz-3400 Hz. And the electric circuit should realize the closed loop adjustment which increases, it may realize the automatic control through this electric circuit which increases when the tonic train signal is strong automatically that it can reduce the multiple of the amplifier,and when the signal is weak that it can automatically increase the amplifier the multiple, so that can realize the volume with automatic control.This topic also introduced in the concept principle of the automatic gain control as well as to automatically increases the amplifier every part of principle of work the detailed introduction, and it pays attention to the question to the test result of this system .Finally we .Key words：Amplifier；Automatic Gain Control；AGC；Voltage follower；Filter目录摘要 (1)第1章引言 (4)第2章自动增益控制 (4)2. 1自动增益控制 (4)2.1.1自动增益控制基本概念 (4)2.1.2自动增益控制的原理 (5)2. 2自动增益控制放大器 (5)2. 3本课题的研究内容 (5)第3章自动增益控制放大器的电路设计 (6)3. 1方案选择 (6)3. 2压随器工作原理 (8)3. 3整流电路工作原理 (8)3. 4滤波 (9)3. 5增益控制工作原理 (9)3. 6电路元器件选择 (10)3.6.1运算放大器 (10)3.6.2场效应管的选择 (11)3.6.3其他元器件的选择 (11)第4章放大器电路的调试及实验结果 (12)4. 1放大器电路的调试 (12)4. 2实验结果及存在问题 (12)第5章总结 (14)参考文献 (15)附录 (15)致谢 (16)第1章引言随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展，自动增益控制电路越来越被人们熟知并且广泛的应用到各个领域当中。
增益可调放大器的设计
增益可调放大器的设计摘要本设计利用两级可控增益放大器AD603芯片为设计核心，根据AD603的放大原理公式计算出实现指标增益所需要的反馈电阻值，实现增益控制;同时使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激，使得系统抗干扰能力加强，工作稳定性达到预期目标。
设计的可控增益放大器通过仿真调试，能够满足通频带10Hz～5MHz稳定指标的要求，实现增益在0～56dB的线性可调，增益误差小于1.4dB，系统噪声小于20mV。
系统达到了宽频带、低噪声、工作稳定的设计目标。
关键词AD603 放大器增益控制通频带第一章绪论1.1课题的背景及选题的意义近年来随着计算机和互联网的迅速普及，多媒体信息的高速传输呈现飞速增长的趋势。
放大器作为集成电路的一种的重要的组成部分是国内外研究的热点。
目前集成放大器的研究主要集中在多级运放的补偿、宽带高速运放、满足专用放大器的特殊结构和提高通用放大器指标的方法等这几个方向。
但是可变增益放大器的研究国外开展较多，国内目前已有少量关于可变增益放大器的研究，主要是基于CMOS工艺的可变增益放大器设计方法。
宽带放大器在光纤通信、电子战设备及微波仪表等方面应用越来越广泛。
这些系统一般要求放大器具有增益可调、宽频带、低噪声、工作稳定等特点。
可变增益放大器是一种通过改变电路某一参量对放大器增益进行调节的放大器，广泛应用于无线通讯、医疗设备、助听器、磁盘驱动等领域。
1.2 放大器的分类（1）通用型集成运算放大器通用型集成运算放大器是指它的技术参数比较适中，可满足大多数情况下的使用要求。
通用型集成运算放大器又分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅰ型属低增益运算放大器，Ⅱ型属中增益运算放大器，Ⅲ型为高增益运算放大器。
Ⅰ型和Ⅱ型基本上是早期的产品，其输入失调电压在2mV左右，开环增益一般大于80dB。
（2）高精度集成运算放大器高精度集成运算放大器是指那些失调电压小，温度漂移非常小，以及增益、共模抑制比非常高的运算放大器。
第十一章4-2(可变增益放大器)
Vim1dB
a1 0.145 a3
发射极加反馈电阻 RE 可扩展线性范围
信号电流
is
从发射极注入
RC Q1
Vcc i1 i2 RC VO Q2
输出电压为
q vo (i1 i2 ) RC RC ( I Q is )th Vc 2kT 控制电压 V 大小可改变增益 VC
c
电路优点：输出与信号电流成正比，无失真 实际电路
VC
-4VT
0 4V T
11.4.2 改变放大器负反馈控制增益 负反馈电阻一般加在发射极（源极） 电压控制——负反馈电阻值
VCC
电路特点：
源极并联场效应管 Q3 和 Q8
VO Q6 Q1 Q2 Q8 Q4 Q3 Q5 Q9 Q10 Q7
Q3 Q8 工作于可变电阻区
等效电阻：
Vin
控制 电压
Ron
单端输入方式，
输入阻抗为 Zin 200 。 片内带有平方律检波器 单电源供电2.7V~5.5V。
控制 电压
内部结构：
高 斯 内 插 器
gm
输出缓冲 输出
-45dB
gm
0dB -5dB -10dB
42.5dB
输入
200 电阻梯形网络
电阻网络5dB的衰减步进，总衰减为45dB 后置放大器具有42.5dB的固定增益 跨导级取加权平均，实现连续平滑的衰减功能 Gain(dB)= 50 VGAIN 5 （增益增加模式）
电源 输入 gm 单元 高 AD8367 模式 斯 内 插 器 平方律 检波器 地 9级5dB步进衰减电阻梯形网络 偏置 使能
输出
控制电压
增益连续可变范围为-2.5dB ~ 42.5dB。
增益可自动变换的放大器的设计学习资料
CD4066勺引脚功能如图1所示。每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开 关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。当控制端加高电平时， 开关导通；当控制端加低电平时开关截止。模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模 拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。模拟开关可传输数字信号和模拟信 号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz各开关间的串扰很小，典型值为—50dB。
1、 放大器增益可在1倍2倍3倍卜4倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz;
2、 对指定的任意一种增益进行选择和保持，保持后可返回巡回状态；
3、 通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用1、2、3、4分别表示1、2、3、4倍即可。
4、电源采用土5V电源供电。
三、课程设计步骤
1、查阅资料，确定上述两个设计任务的设计方案；
上图所示电路，将比较结果的模拟信号转换为数字信号，再由下一级的模拟开 关来选择相应的负反馈电路。模拟信号转换为数字信号后，四位信号只有一个是高 电位，从而能准确地选择负反馈电路。上图电路使用的是单门限，所以要满足题目 要求必须得用与的逻辑关系使之实现双门限的功能。门电路所反馈的信号可作为模 拟开关接通电路的使能信号。
2、设计电路，进行参数计算；
3、用MULTISIM软件进行仿真；
4、写出设计总结报告。
四、参考元器件
集成芯片：NE555、LM324、74LS138、CC40106, CC4013 CD4052、CC4066、74LS161，CD4011，741等。
电阻若干；
电容若干；
LED数码管；
V0
设计内容（原理图以及相关说明、调试过程、结果）
增益可自动变换的放
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。
可变增益放大器的设计1
安徽大学本科毕业论文（设计）题目：可变增益放大器的设计学生姓名：学号：E20314086院（系）：电子科学与技术学院专业：电子信息工程入学时间：年月导师姓名：职称/学位：导师所在单位：电子科学与技术学院可变增益放大器的设计摘要可变增益放大器是模拟单元电路之一,起着变化增益、调整信号动态范围、稳定信号功率的作用。
文章综述了CMOS集成可变增益放大器的研究情况;给出了可变增益放大器的定义、应用、分类和主要指标,描述了多种开环和闭环放大器的结构,分析了相应的增益控制方法及其优缺点;说明了在CMOS工艺下实现放大器增益按指数变化的几种途径。
最后,介绍了用于无线数字通信,具有宽带、高线性、低电源电压等高性能可变增益放大器的设计实例。
关键词：放大器;可变增益放大器A Design of Variable Gain AmplifierAbstractVariable gain amplifier (VGA) is an analog circuit, which varies gain, adjusts signal dynamic range and stabilizes signal power. An overview of CMOS integrated variable gain amplifiers is made . The definition of VGA and its function, classification and specifications are elaborated. Different open-and closed-loop VGA’s are described, and the advantages and disadvantages of gain control strategies are analyzed. Approaches to achieving exponential gain in CMOS technology are explained. Finally, examples of high performance VGA’s used in wireless digital communication are introduced, which mainly focus on broad bandwidth, high linearity and low supply voltage.Keywords: Amplifier; Variable gain amplifier目录第一章引言 (1)第二章可变增益放大器的基础 (2)2．1 可变增益放大器的分类 (2)2．2 可变增益放大器的结构 (2)2．3 增益控制 (4)2．4 指数增益控制的实现 (5)2．5高性能可变增益放大器 (8)第三章可变增益放大器的设计实例及仿真结果 (9)3．1指数控制电路 (9)3．2放大电路 (11)3．3仿真结果 (12)3．4结论 (13)第四章结束语 (14)主要参考文献 (15)致谢 (16)可变增益放大器的设计第一章 引 言模拟电路需要对信号进行放大或衰减,这一功能由可变增益放大器(VGA)实现。
可变增益放大器VGA研究笔记
A dc offset cancellation loop to avoid
amplification of the dc offset.
12
Performance summary of the proposed VGA
19
LOGO 20
在AGC环路中，变增益放大器是一个核心模块。它的增益应受到外部
控制信号的控制。变增益放大器的增益和控制电压的函数关系应该使 自动增益控制环路的环路增益在控制信号的整个工作范围保持常数。 这个特性使增益控制环路保持一个均匀的环路瞬态响应和恒定的环路 稳定时间，而不受输入信号变化的影响。这就要求变增益放大器的增 益应随控制信号以dB为单位线性变化，以此来保证自动增益控制环路 的稳定时间保持常数。
mR1IEXT ln N ) ITOT RBGR
a exp(bVEXT )
17
Architecture of the proposed VGA circuit
The VGA circuit features a control
voltage generator with the proposed exponential function generation and a main VGA circuit consisting of a dc offset canceller, threestage VGA cells, and a fixed gain amplifier. The differential signal is amplified by the VGA cells and then amplified again by the fixed gain amplified to meet the targeted signal level at the output. The control voltage generator converts the external control voltage to the required internal control signal. In order to remove the dc offset voltage, a dc offset canceller is introduced between the output of the VGA and the output of the first VGA cell.
C题——自动增益控制(AGC)放大器
C题——自动增益控制（AGC）放大器
（二年级组）
一、任务
设计制作一个自动增益控制放大器，根据输入电压信号幅度自动设置增益将输出调整到指定的电压范围。
参考框图如下：
二、设计要求
1. 基本要求
（1）输入正弦电压信号幅度范围为：10mVpp～lVpp；
（2）输入信号频率范围为:100Hz～50KHz；
（3）输出电压信号范围为1 Vpp～1. 5Vpp(峰峰值Vpp)，且无明显失真；
2. 发挥部分
（1）输入信号频率范围为：10Hz～500KHz；
（2）输出电压范围可选择为1 Vpp～1.5Vpp、2Vpp～2.5Vpp两个范围；
（3）测量并显示输出电压峰峰值。
（4）其它。
三、说明
预留输入和输出端子便于示波器观察波形。
四、评分标准。
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题目: 电压控制增益可变放大器设计（VGA）设计216第四组摘要:基于压控增益放大器VCA822，设计一个能够对频率大于15MHz，幅值小于1V的信号进行调理的程控增益放大器。
该放大器增益17~58dB可调，具有自动增益控制的功能。
放大器的输出端用宽带运放AD811和分立元件搭建的推挽电路，加强该放大器的驱动负载的能力。
关键词：宽带放大器；VCA822；自动增益控制；推挽电路Abstract: Using FPGA as control core, a new method of designing a programmable gain amplifier which can handle with the signal that has the frequency more then 15MHz, and the amplitude less then 1V by using volt-controlling gain amplifier VCA822 is presented as following. The amplifier can be modulated from 10dB to 58dB, with the function of automatically controlling gain. The output side of this amplifier adopts the push-pull circuit constructed by wideband amplifier AD811 and discrete components, and enforces its ability of driving loads. Key words: wideband amplifier; VCA822; control of gain; push-pull circuit目录1、系统方案比较与设计 (3)1.1总体方案论证 (3)1.2主放大器选择 (3)1.3中间放大级方案论证 (3)1.4末级功率放大器方案论证 (4)2、理论分析与计算 (5)2.1带宽增益积分析 (5)2.2输出电压幅值 (5)2.3放大器稳定性分析 (5)3、单元电路设计 (5)3.1前级缓冲电路 (5)3.2增益可调的中间放大级 (6)3.3末级功率放大 (7)4、系统测试 (7)3.1测试方法 (7)3.2测试步骤 (8)3.3所用仪器设备 (8)3.4数据记录 (8)5、结论 (8)6、参考文献 (8)7、附录 (8)1、系统方案比较与设计1.1总体方案论证分析VGA放大器设计要求的指标，增益调节范围为17～58dB，带宽大于等于15MH，控制电压Vg= -1V～+1V，R i>10MΩ；当接50Ω的负载，要求Vop≥10V。
针对上述特点，我们将整个放大器分为三个模块：前置缓冲级，增益可调的中间放大级，末级功率放大级。
系统整体框图如图1所示。
其中难点是增益可调放大级和末级功率放大级，下面对这两个部分的方案分别进行设计论证。
1.2主放大器选择方案一：采用分立元件设计。
此方案元器件成本低，但设计复杂度较大，并且由于受到众多寄生元件的影响，调试工程复杂且周期长，频率高时更突出。
方案二：采用高速宽带集成运放组成多级运放电路。
应用多级运放可以得到很大的增益，并且对单个运放的性能要求较低，系统总增益等于各运放增益的和，可以将信号放大和功率放大分开处理；带宽也比较好控制，可以选择多种耦合方式，充分的发挥出电路的性能；电路结构也比较简单，性价比也比较高。
方案选择：由于题目要求的增益带宽积很大，性能要求比较高，所以选择方案二采用多级运放电路。
1.3中间放大级方案论证方案一：采用三极管构成多级放大电路若用分立元件构成58dB 放大器，则须采用三极管构成的多级放大器。
此方案选材方便、成本较低。
但是选择合适的三极管配对组合费时费力，并且题目给出的指标较高，三级管构成的多级放大器容易引起更多的干扰，影响放大质量。
此外，晶体管构成的多级放大电路不易实现大范围的增益连续可调，这是相比于集成运算放大器的又一大缺点。
方案一：采用带宽增益积大的运算放大器制作多级放大电路。
以OPA842 和OP37为例，利用OPA842 带宽增益积大的特点，使输入的小信号充分放大，再用轨对轨运放TLV2462放大至有效值10V。
这种方法采用电位器或者数字电位器连续调节放大倍数，设计简洁，但是要求-1～1V电压控制，难以实现。
方案三：采用集成宽带的可调增益放大器。
题目要求-1～1V电压控制，我们选择了宽带可控增益放大器VCA822，最大工作频带宽度可达150MHz，放大器增益由控制电压和外围电阻阻值共同决定，可以很好的满足需求。
并且，VCA822采用电压控制放大，能够方便的通过单片机配合DAC控制。
比较上述三种方案：方案一调整增益不便，方案二的难以实现题目要求的压控，方案三能够很好的满足要求，最终选择方案三。
1.4末级功率放大器方案论证方案一：若采用分立元件，使用大功率、高速三极管推挽输出可以提高放大器的输出功率，驱动能力较强。
但这种电路温度漂移严重，低频及直流时会严重影响输出效果。
并且元器件较多，布线与调试繁琐、抗干扰能力较差。
方案二：采用集成功率放大芯片，如AN7115。
这种方法简洁，调节方便。
但是集成功放一般用于音频放大，无法满足宽带要求。
方案三：采用运放配合三极管实现。
使用电流反馈型运放AD811和三极管2N3904和2N3906构成甲乙类互补对称功放电路，加入适当的反馈，即可提供大的电压增益和电流增益，从而达到宽带功放的目的。
比较上述三种方式：使用分立元件有其优势，但是调试困难，低频响应与稳定性之间有矛盾，不适合作直流放大；集成功率放大器难以满足宽带放大要求；使用电压反馈型运放OPA642芯片配合三极管可以方便的实现了上述功能。
最终选择方案三。
2、理论分析与计算下面结合宽带放大器的各项指标，主要包括带宽增益，输出电压幅值，稳定性，线性相位分析4个方面，进行简要的理论分析计算，同时确定电路设计所需要的元器件。
2.1带宽增益积分析由于多级放大电路的通频带比组成它的每一级的通频带窄，所以在芯片选型和电路设计中要分析带宽增益积，合理地配置各级的增益和带宽。
主要指标分配为：（1）前置缓冲器：阻抗匹配，信号衰减一倍；AD818同向放大两倍，最终增益为0dB，带宽>130MHz ；（2）中间放大级：-1～1V电压控制VCA822增益-20～20dB，带宽>60MHz ；OPA699增益等于29 dB，带宽>33 MHz；VCA822和OPA699都要进行阻抗匹配，信号衰减2倍；最终增益-2～37dB。
（3）末级放大级：增益>20dB，带宽>20MHz。
这样设计的宽带放大器增益范围大于17～57dB，频带宽度大于15MHz。
2.2输出电压幅值在0～15MHz 的通频带内，要求负载RL=50Ω，VOP≥10V。
（1）经计算得功率≥5W所以负载电阻需要大功率的水泥电阻。
（2）输出电流≥2A，所以放大电路之后需要加一个功率放大电路。
2.3放大器稳定性分析由于采用三级放大器级联的方式，为了减少高频自激和消振困难，电路布线尽可能短，还要注意阻抗匹配；同时，为了消除内阻引起的寄生震荡，还要在运放电源端就近接去耦电容。
3、单元电路设计3.1前级缓冲电路图2、前级缓冲电路图前级输入信号由示波器提供，其中，示波器的有51Ω的内阻，所以需要进行阻抗匹配，匹配信号源和传输线之间的阻抗，减少反射，避免振荡，通过电阻分压将信号衰减一半。
AD818进行同相放大，增益 ：V A =1+21R /22R =2最终使得I O V V =3.2增益可调的中间放大级图3、增益可调的中间放大级电路中级放大器使用一片VCA811和一片OP699实现。
宽带可控增益放大器VCA822，在控制电压的作用下，可实现精确的增益，且按V V /线性变化。
其基本增益：)1(/+=G GF IN OUT V R R V V 其中G V 是-1~1V 的控制电压，可以通过单片机通过AD 转换控制输入，本课题直接通过电阻分压，通过调节定位器控制输入。
VCA822后面接入OPA699，OPA699为高增益、高摆率宽带运放，其工作带宽可达到1000MHz ，采用该器件设计增益G 为30的放大器，完全满足带宽为15MHz 的要求。
3.3末级功率放大图4、末级功率放大为了增加系统的带负载能力，考虑到运算放大器AD811自身负载驱动的限制，这里选用AD811配合高频中小型功率三极管2N3904（NPN 型）和2N3906（PNP 型）（两功率管特征频率z 300MH f T =）OCL 功率放大器。
前级由AD811组成反向相放大器：V A =9R /26R =6.5反向放大不需要进行阻抗匹配，可以避免增益的衰减。
4、系统测试3.1测试方法1、频率不变，通过改变输入信号的大小，测量输出并记录数据，绘制增益控制特性曲线。
2、输入信号不变，频率的大小，测量输出并记录数据，测试放大器的频率响应特性。
3.2测试步骤1、从前级缓冲、中级放大、末级功放一级一级地检查地测量电路。
2、每一级检查无误后开始连调。
3、频率不变，通过改变输入信号的大小，用示波器测量输出并记录数据。
4、输入信号不变，频率的大小，用示波器测量输出并记录数据。
3.3所用仪器设备电源：直流稳压电源YB1732A/3A YB1732A/3A信号源：数字信号发生器 SPF20A SPF20A波形测量：数字双踪示波器 SDS1102CFL SDS1102CFL3.4数据记录5、结论6、参考文献[1]代万辉，陈松方，全国电子设计大赛培训宝典[M]，北京：北京航空航天大学出版社，2012[2] 康华光,陈大钦，张林，模拟电子技术基础,[M]，北京，高等教育出版社，20067、附录附录一：系统总图附录二：元器件清单AD818 1片VCA822 1片OPA699 1片AD818 1片电阻、电容、接插件、导线若干。