利用程控增益放大器提高AD转换分辨力
一种提高A_D分辨率的信号调理电路设计
在数据采集电路中，有两个十分重要的指标， 一个是数据采样速率，另一个是数据转换分辨率。 这两个指标相互牵 在 ! " # 芯片的设计制造过程中， 制。特别是在达到一个极限时， 想把指标再提高一 点也要付出极高的代价。比如说， 在“ 闪烁” 型的并 行 ! " # 转换器中，要想把数据转换分辨率提高一 位，则 ! " # 转换器中的比较器数量必须增加一倍， 其增加的成本可想而知。但通过对信号调理电路的 合理设计， 可以在原有的基础上使数据采集电路的 分辨率提高一位。
1 2 IN0 +1 GND DE CDER 3 IN1 +1 4 +Vs -Vs OUT EN SELECT
R1 511 RX 511 RX 511 R4 100 R? RX 511 RX 511
直接 （ $）求反后的值为 - 时， 和符号位组合； （ 对 !）求反后的值不为 - 时， 该值加 # 运算后和符号位组合。 经过以上方法预处理的量化值 则成为增加了一位分辨率的双极性
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第五章 程控增益放大模块
第五章.程控增益放大模块
在程序设计过程中主要涉及到LCD显示，ADC采样以及SSI通信，其中LCD显示和ADC采样功能设置可参考本书第三章相关内容。
Xxx SPI(SSI)通信
DAC8802采用SPI（相当于Tiva M4的SSI协议）通信协议进行数据传输。
DAC8802是14-bit的DAC，而串行数据锁存在DAC8802的串行输入寄存器(serial input register) 中，该寄存器为16-bit即两个字节长度（2-bit的地址:A1-A0，以及14的DA数据：D13-D0）。
寄存器数据格式如下：
选择使能其中一个DAC模块。
该两个模块的选择通过串行输入寄存器中地址位：A1和A0进行选择。
表xx 地址位设置
DAC8802的时序图如下：
图xx 时序图。
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。
程控增益放大器和自动调整增益放大器的设计
●集成电路应用 程控增益放大器和自动调整增益放大器的设计武汉华中理工大学自控系(430074) 王俊杰 黄心汉摘 要:在很多信号采集系统中都需要进行量程切换,最常用的方法就是调整放大器的增益;在很多场合需要用软件来控制放大器增益,或者放大器能自动调整增益。
结合一些新近推出的集成芯片,给出了实现这两种放大器的一些实用电路。
关键词:程控增益放大器 自动调整增益放大器 D A 在很多信号采集系统中,信号变化的幅度都比较大,如果采用单一的放大增益,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增益。
在自动化程度要求较高的系统中,用手工切换电阻来改变放大器增益的方法是不可取的,这就希望能够在程序中用软件控制放大器的增益,或者放大器本身能够自动调整增益到合适的范围。
下面介绍几种采用不同方案设计的程控增益放大器和自动调整增益放大器。
1 使用具有程控增益放大功能的集成芯片近年来,一些著名的模拟器件生产厂家,如AD (A nalog D evice )公司、BB (BU RR -BROWN )公司等都推出了一系列具有程控增益功能的芯片。
表1列出了几种常见型号。
表1 具有程控增益功能的常见集成芯片芯片名称公司可选的放大增益PGA 102103BB 公司1,10,100PGA 203BB 公司1,2,4,8PGA 202 204BB 公司1,10,100,1000AD 365(带采样保持)AD 公司1,10,100,500AD 524AD 公司1,10,100,1000AD 75068(8通道)AD 公司1,2,4,8,16,32,64,128图1 程控增益放大器电路图这些芯片的性能优越,使用方法简单明了,只需很少的外围器件就能构成一个完美的程控增益放大器。
这里给出由PGA 203构成的程控增益放大器的电路图,如图1所示。
在这里,所有的电源都应当通过一个1ΛF 的钽电容接到模拟地;因为11脚和4脚上的任何电阻都会引起增益误差,所以它们的连线应当尽可能短。
低噪_宽带程控增益放大器的实现[1]
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器件应用低噪、宽带程控增益放大器的实现中国人民解放军信息工程学院(郑州450002) 海 涛 摘 要 文章介绍ADI 公司的可变增益运放AD603的工作原理及使用要点,给出了以该芯片为核心构成的一种低噪、宽带程控增益放大器的实用电路。
关键词 AD603 程控增益放大器 低噪声 宽带 在谱测量仪器中,一般都需要调谱,所谓调谱就是将某些特征谱线调到确定的位置,而此时所得到的谱测量数据才是正确的。
由于探测器的移动引起温度等因素发生变化,原来调好的谱也会发生漂移,这时候需要重新调谱。
调谱的实质就是要对谱信号进行增益和偏置的调整,这种调整需要通过计算机将数据打入,因此谱测量的硬件电路中必须有程控增益(或称数控增益)和程控偏置放大电路。
程控偏置电路易于实现,而程控增益电路则不易实现。
程控增益放大器可以由运放和模拟开关构成,也可以由运放和乘法型数/模转换器构成,显然,对于谱测量这种精密的、必须进行微调的测量仪器来说只能用后者的方法。
例如可用12位D/A (DAC1210)和高速运放(L F357)构成一个程控放大器,但是,当它用来处理谱信号(可窄到几个微秒的脉冲信号)时,会遇到两个难以解决的问题:(1)由于D/A 转换器的频响不够而引起信号失真。
解决的方法是选择乘法型的高速D/A ,但会大大增加成本。
(2)经D/A 出现的数字干扰会使整个放大电路的噪声(表现为正常信号上迭加一个高频振荡)大大增加,而由此限制了谱测量仪器的分辨率。
如果采用一些补偿的方法去消除这种噪声,将会使电路的频率特性变差,跟不上信号的快速变化。
为此,作者采用了以AD603电压控制、可变增益型运放为核心构成的程控放大器,可解决上述难题。
1 AD603的构成与工作原理1.1 AD603的主要特点AD603是美国ADI 公司的专利产品,是一个低噪(等效输入噪声电压1.3nV/Hz )、90MHz 带宽增益可变型运放,而且以分贝表示的增益与控制电压成线性关系,压摆率为275V/μs 。
一种提高AD分辨率的信号调理电路设计
一种提高 Ａ Ｄ分辨率的信号调理电路设计 ／
杨燕翔， 杨景常
（ 四川工业学院 电子信息与电气工程 系， 成都 ６０ ３ ） １０ ９
摘要：／ ＡＤ转换器的分辨率决定着数据采集电 路的 量化精度。 某种因素限制了Ａ Ｄ 当 ／转 换器分辨率进一步提高时， 通过对信号调理电路的合理设计， 可以在原有的基础上使数
／ （）对直接从 Ａ Ｄ转换器出 １ 来的量化值求反 时， （）求反后的值为 ０ 直接 ２ 和符号位组合
（）求反后的值不为０ ３ 时 该值加 １ 运算后和符号位组合 经过以上方法预处理的量化值
图２ 提 高数据采集分辫率的信号调理电路
则成为增加了一位分辨率的双极性 互补二 进制编码 （ 下转第 ２ 页） ９
图３ 主程序框图和串 行通讯服务程序框图
表 １ ／ Ａ Ｄ转换器输出的量化值
采样序列
一ＴＩ 几 竹 ｒ４ 巧 Ｔ６ Ｔ７ ＴＳ ，ｌ９ １０ １ｌ ＴＩＺ ｌ３ Ｔ１４ ｌｓ ｒＩ６ ＴＩ７
符号位
认化位
路选择器Ａ ８８ 接人 ＡＤ转换电路， 来自 Ｄ１ ０ ／ 由 过零 比 较器Ａ ８１ 的输出信号对接人 Ａ Ｄ转换电路 Ｄ０４ ／ 的Ｕ 和 Ｕ 信号进行选择。 ， ｍ 。 电路中 各节点信号之间 的关系见图３ 经过具有提高 Ａ Ｄ转换器分辨率的 ／
１第 ３ 卷 第 ４５ 之 ９ ３ｌ ｔ ｔ ｌ ２０ Ｉ 第 ３期 ０ ２ ｔ
电测 与仪表
Ｅｔ ， １ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ＆ Ｉｓ ｕ ｎ ｔ ｎ － － Ｍ ａｕ ｅ ｎ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｉ ｒ ａｏ
４ １ ９ ｕ ３ ．． Ｎ ． ５ ３ ４
Ｍ山 ２Ｘ ２ （）
据采集电路的分辨率提高一位。这可以使整个数据采集系统的性能得到进一步的提高 关键词：／ Ａ Ｄ转换器； 转换器分辨率； 信号调理电路 中图分类号：Ｍ ３＇ 文献标识码： Ｔ ３５． １ Ｂ 文章编号：Ｏ Ｉ１９ （０２０－０６０ ＩＯ－３０ ２０ ）３０３－２
毕业设计-高分辨率ad转换电路的设计[管理资料]
![毕业设计-高分辨率ad转换电路的设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/c5c92b28ce2f0066f43322be.png)
高分辨率A/D转换电路的设计院、部：电气与信息工程学院学生姓名：指导教师：职称教授职称讲师专业：电子信息工程班级：电子09完成时间：摘要当今社会是一个信息社会，随着通信技术、计算机技术和微电子技术的高速发展，信息技术已渗透到全社会（例如军事、民用）各个角落，特别是在现代控制、通信及检测等领域，而A/D转换技术在信息处理技术中占有重要地位,特别是高速、高分辨率A/D转换器已经成为现代先进的电子设备或电子系统中不可或缺的重要组成部分。
它广泛应用于雷达、声纳、高分辨率视频和图像显示、军事和医疗成像、高性能的控制器与传感器、数字化仪表、各种检测控制系统以及包括无线电话和基站接收机在内的数字通讯系统等领域。
本次设计的A/D转换电路由高精度、低温漂的基准源和CPLD构建，实现高精度、高分辨率的16位A/D转换。
由系统提供0～100mV连续可调的高精度测试用基准源，其中模拟输入电压为0～100mV，电压通过精准的放大和偏置后送给集成芯片AD650进行V/F变换，转换出来的频率信号由CPLD电路进行测量，结果送交控制器，产生16位A/D转换结果，最后通过LED显示器来对转换结果进行显示。
为了进一步降低干扰，A/D转换和控制电路还采用了光速光电耦合器进行了电气隔离。
关键词：V/F；CPLD；频率计；A/D转换AbstractIn today's society is A information society, with the communication technology, computer technology and the rapid development of modern microelectronics technology, information technology has penetrated into the whole society (such as military and civilian), especially in the field of modern control, communication and detection, and A/D conversion technology in information processing technology plays an important role, especially in high speed and high resolution A/D converter has become A modern advanced electronic devices or electronic systems in the indispensable important component. It is widely used in radar, sonar, high-resolution video and image display, military and medical imaging, high performance controller and sensors, digital meters, all kinds of detection control system and digital communications, including wireless phone and the base station receiver system, etc.It is widely used in radar, sonar, high-resolution video and image display, military and medical imaging, high performance controller and sensors, digital meters, all kinds of detection control system and digital communications, including wireless phone and the base station receiver system, circuit, which is built in the base of analog devices and complicated programmable logic device (CPLD), can deliver 18bit A/D result with high precision. To achieve high precision, The devices that are used in this system should have the characteristic of very love temperature drift .The inputting 0-100mV voltage is first amplified and deflected ,and then delivered to AD650 to perform V/F . The outputting frequency is measured with high precision by CPLD, and the Micro-controller calculate the result .To test the performance of the A/D characteristic, a high precise 0-100mV voltage souse is also available in this system. To reduce the disturbance ,a high speed photoelectricity-coupler is used to insulate the A/D part and the control circuit.Key word: V/F；CPLD；cymometer；A/D conversion目录1绪论............................................................... 0 (1) (1) (3) (3) (3) (3) (3) (4) (5) (8) (8) (9) (9)精密测试基准源 (9)电压的放大及偏置 (10)V/F转换电路的设计 (11)等精度频率计的设计 (15) (16) (17) (17) (19)LED显示器的设计 (20)4. 系统的软件设计 (21) (22) (23) (25) (25)电压信号源的输出测试 (25)A/D转换线性度测量 (26)测试结果误差分析 (26)参考文献 (28)致谢 (30)附录A (29)附录B (36)附录C (40)1绪论当今社会是一个信息社会，随着计算机技术、通信技术和微电子技术的高速发展，信息技术已渗透到军事、民用领域的各个角落，特别是在现代控制和通信及检测等领域，为了能够提高系统的性能指标，广泛采用了数字计算机技术对信号的处理。
一种提高A_D转换分辨率的方法
所以 ,如果程控放大倍数选择为 128 倍 ,那么信
测量一开始 ,先根据样品测量回路输出信
号的 分 辨 率 就 由 原 来 的 214414mV 提 高 到 号的大小 ,由设置子程序对程 控预放放大倍数
214414mV/ 128 = 19μV ,相当于 A/ D 转换位数 及 D/ A 输出基准电压进行设置 。样品信号测
分放大后再进行 A/ D 转换 ,这样可有效地提高 对信号变化部分的测量灵敏度 。但是有时我们 还会遇到第四种情况 ,这就是不同被测量的变 化范围各不相同 ,而被测量在测量过程中变化 又非常小 。在这种情况下 ,如果采用第二种方 法 ,利用程控放大器对信号进行预放 ,由于程控 放大器对信号的变化部分和常值部分进行了同 样的放大 ,要想测出信号的微小变化 ,就需有高 分辨率的 A/ D 转换器 ;如果采用第三种方法 , 一个基准源也难凑效 ,往往需要多个基准源 ,这 样不仅硬件电路复杂 、成本较高 ,而且因基准源 数量受到限制 ,效果也不一定理想 。为了解决 这个问题 ,本文提出借助于 D/ A 输出模拟程控 基准源 ,采用电平移动法提高 A/ D 转换分辨率 的方法 。
用 D/ A 输出模拟程控基准源的电平移动 测量法的中心思想是 :测量时先由 A/ D 转换器 对被测量进行粗测 ,然后根据粗测结果 ,由 D/ A 模拟程控电压基准源输出一个略小于被测信 号的基准电压 ,最后将被测信号与基准电压之 差放大后再进行精确测量 。测量完毕 ,将基准
图 1 测量原理框图
Vin 为被测信号 ,测量时将被测信号高端 同的样品其电阻值相差很大 ,二是测量过程中
接程控放大器双端输入的正端 ,D/ A 输出的高 样品阻值随温度变化较小 。这就给测量带来了
端接至程控放大器双端输入的负端 ,信号地与 一定困难 ,特别是对分辨率的要求很高 。因此
程控增益放大器的几种通用设计方法
程控增益放大器的几种通用设计方法
程控增益放大器是一种能够根据输入信号的大小自动调节增益的放大器，它在许多电子设备中都得到了广泛的应用。
在设计程控增益放大器时，有几种通用的设计方法可以帮助工程师们实现其功能并优化性能。
本文将介绍这些通用的设计方法，并探讨它们的优缺点。
第一种通用的设计方法是利用信号检测电路来实现程控增益放大器。
这种方法通过检测输入信号的大小，然后调节放大器的增益来实现自动调节。
信号检测电路通常会将输入信号转换为直流电压或电流，并根据这个直流信号的大小来控制放大器的增益。
这种方法的优点是设计相对简单，而且能够实现较好的性能。
这种方法通常需要使用额外的电路来实现检测和控制，因此在集成度和成本方面可能会有一定的不利影响。
第二种通用的设计方法是利用数字控制增益放大器。
这种方法通过将放大器的增益控制部分采用数字化的方式来实现。
工程师们可以利用数字控制器来实现增益的调节，从而实现程控增益放大器的功能。
这种方法的优点是可以实现非常灵活的控制，而且可以通过软件来进行调节和优化。
与之前的方法相比，数字控制增益放大器需要更复杂的硬件和软件支持，因此在成本和设计复杂度上可能会有一定的挑战。
除了上述几种通用的设计方法外，还有一些其他的设计方法可以用于实现程控增益放大器，例如利用可变电阻或可变电容来实现增益调节，或者利用特定的线性控制元件来实现程控放大器的功能。
在实际应用中，工程师们可以根据具体的需求和性能指标来选择合适的设计方法，并进行相应的优化和调试。
程控增益放大器
摘要】概述了程控增益放大器的基本原理，总结了当前程控增益放大器电路的实现方法及其特点。
关键词：程控增益放大器，数字电位器，D／A转换1 引言在自动测控系统和智能仪器中，如果测控信号的范围比较宽，为了保证必要的测量精度，常会采用改变量程的办法。
改变量程时，测量放大器的增益也应相应地加以改变；另外，在数据采集系统中，对于输入的模拟信号一般都需要加前置放大器，以使放大器输出的模拟电压适合于模数转换器的电压范围，但被测信号变化的幅度在不同的场合表现不同动态范围，信号电平可以从微伏级到伏级，模数转换器不可能在各种情况下都与之相匹配，如果采用单一的增益放大，往往使A／D转换器的精度不能最大限度地利用，或致使被测信号削顶饱和，造成很大的测量误差，甚至使A／D转换器损坏。
使用程控增益放大器就能很好地解决这些问题，实现量程的自动切换，或实现全量程的均一化，从而提高A／D转换的有效精度。
因此，程控增益放大器在数据采集系统、自动测控系统和各种智能仪器仪表中得到越来越多的应用。
2 基本原理程控增益放大器（Programmable GainAmplifier，PGA）的基本形式是由运算放大器和模拟开关控制的电阻网络组成，其基本原理如图1所示。
模拟开关则由数字编码控制。
数字编码可用数字硬件电路实现，也可用计算机硬件根据需要来控制。
由图1可知放大器增益G：电路通过数字编码控制模拟开关切换不同的增益电阻，从而实现放大器增益的软件控制。
3 程控增益放大器的实现根据程控增益放大器的基本原理，它有多种实现方法。
（1）最简单的实现方法是基于上述基本原理实现的程控增益放大器。
该电路由运算放大器、模拟开关、数据锁存器和一个电阻网络组成。
其特点是可通过选用精密测量电阻和高性能模拟开关组成精密程控增益放大器，但缺点是漂移较大，输入阻抗不高，电路线路比较复杂。
图2是由数据锁存器74LS373、4SPST模拟开关MAX313、运放0P07和一个电阻网络组成的实用精密程控增益放大器电路，通过选择电阻网络电阻RF1～RF4和电阻RI的阻值，经模拟开关4个通道的切换与组合，可得到15个不同的放大／衰减增益。
一种提高AD采样分辨率的方法
一种提高AD采样分辨率的方法摘要：传统的嵌入式MCU的AD采样的分辨率只能根据芯片本身的设计确定，如芯片的AD采样为10位，则只能采集到0-1023的AD值。
想要提高AD的分辨率，一般只能通过外置一个高精度的ADC采样芯片，通过通讯传输到MCU中，既占用了MCU的通讯资源，也增加了电路的面积及成本。
本文以温度的采样为例，阐述一种不增加外围电路的情况下，提高AD采样精度的方法。
关键词：AD采样；分辨率；过采样；采样噪声；Absrtact: The resolution of AD sampling of traditional embedded MCU can only be determined according to the design of the chip itself. If the AD sampling of the chip is 10 bits, only 0-1023 AD values canbe collected. To improve the resolution of AD, a high-precision ADC sampling chip can only be installed externally and transmitted to the MCU through communication, which not only occupies the communication resources of the MCU, but also increases the area and cost of the circuit. Taking temperature sampling as an example, this paperdescribes a method to improve AD sampling accuracy without adding peripheral circuits.Keywords: AD sampling; resolving power; Oversampling; Sampling noise;一、MCU中AD采样的原理分析嵌入式的MCU一般都具有AD采样的功能，其作用是将AD引脚检测到的模拟电压信号转换成数字信号，目前的AD采样精度一般为8位、10位、12位。
浅谈程控增益放大器及应用
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：放大器，多路转换开关，MCS-51单片机SummaryThis text design is a distance to control to increase benefit enlarger.Elucidation the distance control structure and function of increase the benefit enlarger and it be main of characteristics.The end enumerated practical electric circuitThis 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, correspondence, 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 sparepart.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 characteristic 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:Enlarger, many road conversion switch, MCS-51 list slice machine目录前言第一章MCS-51单片机及其扩展1．1MCS-51系列单片机系统结构1．2MCS-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4．1 测量放大器的原理4．2 测量放大器的选择4．3 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5．1 PFA100多路输入数控增益运算放大器5．2 AD612/614数控增益测量放大器5．3 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。
程控增益放大器的几种通用设计方法6篇
程控增益放大器的几种通用设计方法6篇第1篇示例：程控增益放大器是一种可以根据控制信号来调节放大倍数的放大器，通常用于音频设备或通信设备中。
它在许多应用场景中都发挥着重要作用，比如在音频混音台中对不同信号进行调节、在通信系统中动态地调节信号的增益等。
要设计一个高性能的程控增益放大器，需要考虑多个方面的因素，包括放大器的稳定性、带宽、增益范围、失真和噪声等。
在此，我们将介绍几种通用的设计方法，以帮助工程师们更好地设计程控增益放大器。
一种常见的设计方法是使用可变增益放大器芯片。
这种芯片通常集成了控制电路和放大电路，可以方便地实现程控增益功能。
工程师们只需要按照芯片厂家提供的设计指南进行设计，通常只需要很少的外部元件即可完成设计。
这种设计方法具有成本低、易于实现的优点，适用于一些对性能要求不是很高的场合。
另一种设计方法是使用集成运算放大器和调节电阻网络。
通过调节电阻网络的阻值，可以实现对增益的控制。
这种方法的优点是可以灵活地调整增益范围，同时可以根据需要选择不同的运算放大器以实现更高的性能要求。
但是这种设计方法需要对电路的稳定性和噪声进行较为细致的分析和优化。
还有一种设计方法是使用数字控制的程控增益放大器。
这种设计方法将控制电路部分用数字信号处理的方式实现，可以实现更精确的控制和更复杂的功能。
通常需要搭配数字模拟转换器和微控制器等器件，同时需要编写控制算法。
这种设计方法的特点是可以实现更高的精度和更复杂的控制功能，但是相对复杂度也更高。
除了以上介绍的几种设计方法外，还有一些其他的设计方法，比如使用特殊的调节元件或者非线性元件实现程控增益放大器。
不同的设计方法适用于不同的场合，工程师们可以根据具体的需求和资源选择合适的设计方法。
在实际设计过程中，需要充分考虑电路的稳定性、带宽、失真和噪声等指标，通过合理选择元件、优化电路结构和控制算法等手段来实现设计要求。
还需要进行充分的仿真和测试，确保设计的程控增益放大器能够满足实际应用需求。
程控增益放大器工作原理
程控增益放大器工作原理程控增益放大器是一种利用程控技术实现增益可调的放大器。
在通信系统中，为了满足不同信号的传输要求，需要使用增益可调的放大器进行信号放大。
而程控增益放大器通过控制电路中的参数，实现对放大器增益的调节，从而满足不同信号的放大需求。
程控增益放大器的基本工作原理如下：当输入信号经过放大器时，通过控制电路中的程控元件，可以调节电路中的增益参数，从而实现对输出信号的放大程度的调节。
具体来说，程控增益放大器通常由一个可变增益放大器和一个控制电路组成。
可变增益放大器通常由可变增益元件和固定增益元件组成。
可变增益元件是放大器电路中的一个关键部分，它可以通过调节其传输特性来实现对信号的放大程度的调节。
常见的可变增益元件有可变电阻器、可变电容器、可变电感器等。
而固定增益元件则是为了保证放大器在不同增益状态下的性能稳定，通常采用固定值的电阻、电容、电感等元件。
控制电路是程控增益放大器中的另一个重要组成部分，它用于控制可变增益元件的传输特性。
控制电路可以根据外部信号的大小或者其他参数来调节可变增益元件的工作状态，从而实现对放大器增益的调节。
控制电路通常由电阻、电容、晶体管等元件组成，通过调节这些元件的参数，可以实现对放大器增益的精确控制。
程控增益放大器的工作过程可以简单描述为：当输入信号经过放大器时，控制电路根据外部信号的要求，调节可变增益元件的传输特性，从而实现对输出信号的放大程度的调节。
控制电路根据输入信号的大小、频率等参数，计算出对应的增益值，并将该值传输给可变增益元件，使其调整到相应的工作状态。
最终，放大器将调整后的信号进行放大，并输出到下一级电路或外部设备中。
需要注意的是，程控增益放大器的设计和实现需要考虑多个因素，如放大器的频率响应、增益范围、稳定性等。
在实际应用中，还需要根据具体的信号特性和系统要求进行调试和优化，以确保放大器在各种工作条件下都能够正常工作。
总结起来，程控增益放大器是一种利用程控技术实现增益可调的放大器，通过控制电路中的参数，实现对放大器增益的调节。
用程控电压抵消法提高A／D转换的分辨率
用程控电压抵消法提高A／D转换的分辨率
史小军;祝昌华
【期刊名称】《电子器件》
【年(卷),期】1997(020)002
【摘要】本文提出了一种提高Ａ／Ｄ转换分辨率的新方法，即程控电压抵消法，它的基本原理是：在加法放大器的输入端引起若干个标号电压，此电压能抵消一部分输入电压，只要将标定电压按照一定的规律加以组合引入，就能在计算机器程序控制下很方便地用较低分辨率的Ａ／Ｄ转换器获得较高的分辨率，接着，较详细地介绍了一个用８位Ａ／Ｄ转换器获得１０位分辨的应用实例，并给出了电路图和控制程序流程图，最后进行了误差分析，实践证明，在计算
【总页数】7页(P35-41)
【作者】史小军;祝昌华
【作者单位】东南大学电子工程系;东南大学电子工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TN624.02
【相关文献】
1.改变基准电压提高A／D对输入信号分辨率的方法 [J], 刘宝华;刘凤玉
2.自动调节参考电压提高模数转换分辨率的方法 [J], 王丁;闫瑶
3.采用具有反馈回路的A/D转换方法提高A/D转换的分辨率 [J], 丁一军;富钢;于桂荣
4.基于高分辨率逼近型数模转换器的基准电压源设计 [J], Alan Walsh
5.改变A／D基准电压提高被测输入量的分辨率 [J], 佟为明;翟国富
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使高分辨率A D转换器获得更高性能
使高分辨率 A/D 转换器获得更高性能作者：德州仪器 Robert Schreiber如何才能使 A/D 转换器实现最高性能呢？明显的答案就是采用良好的设计和板面布局，除此之外，我们还可采用其他技术获得性能提升。
我们实际上可采用一些简单的技术来推动 A/D 转换器性能，使之优于规范的要求。
为了实现这一点，我们应了解 A/D 转换器误差的来源和类型。
本文的目的是解释 A/D 转换器最常见的误差源，并介绍进行上述误差补偿的方法。
某些误差补偿的方法理解和实施起来都比较容易，而有些方法则不那么显浅易懂。
如果采用方法得当的话，上述方法可大幅提高系统整体性能。
我们不妨先来看看理想的 A/D 转换器应该是什么样的，了解哪些类型的误差会阻碍我们获得最佳性能。
简而言之，理想的 A/D 转换器会为我们提供几乎理想的数据。
我说几乎是理想的，是因为即便理想的 A/D 转换器也存在量化误差，但我们不妨以后再讨论这一点。
我们希望提高 A/D 转换器的性能，所以我们不妨先来看看市场上分辨率最高的 A/D 转换器，即 24 位 A/D 转换器。
理想的 24 位 A/D 转换器可提供 24 位可用数据。
这种 A/D 转换器可为给定输入提供相同代码或转换结果的输出，同样也受到量化的限制。
例如，如果我们对输入范围为 5.0V 的理想的 24 位 A/D 转换器采用刚好 2.5V 的固定模拟信号，那么我们从 A/D 转换器所得的唯一代码就是8,388,608--标度值 (scale value) 的一半。
如果我们对非理想转换器采用相同电压的话，那么输出代码不会固定为一半大小值，它实际上会给出不同的输出，是否稳定并不确定，这是由转换器的不理想特性造成的。
不理想的 A/D 转换器会造成量化误差、偏移和增益误差以及非线性。
此外，噪声和漂移也会导致测量误差。
即便是理想的 A/D 转换器也会发生量化误差。
量化误差指数字化模拟输入信号时产生的误差。
高分辨率AD转换电路的设计
高分辨率AD转换电路的设计高分辨率AD转换电路（Analog-to-Digital Converter，简称ADC）是一种关键的电子元件，用于将连续模拟信号转换为离散数字信号。
在现代电子设备中，比如数字音频处理器、高清视频采集系统、通信设备等，高分辨率ADC的设计是至关重要的。
本文将详细介绍高分辨率AD转换电路的设计要点。
首先，高分辨率ADC的设计需要考虑的一个重要因素是分辨率。
分辨率是表示ADC能够准确测量和表示的最小电压变化的能力。
一般来说，分辨率与ADC的比特数相关，比如一个12位的ADC可以表示2^12（4096）个离散电平。
较高的分辨率意味着ADC能够提供更精确的信号测量，但同时也会增加设计的复杂性和成本。
其次，ADC的采样率也是设计中需要考虑的重要因素。
采样率是指每秒钟采集和转换的模拟信号样本数量。
根据奈奎斯特采样定理，如果想准确还原一个模拟信号，采样频率应该至少是信号频率的两倍。
因此，高分辨率ADC的设计需要选择适当的采样率，以保证模拟信号的信息不会丢失。
接下来，高分辨率ADC的设计需要选择合适的参考电压。
参考电压是ADC用来将模拟电压转换为数字表示的基准电压。
选择适当的参考电压可以确保ADC的测量结果具有较高的精度和稳定性。
高分辨率ADC的设计可以采用内部参考电压或者外部参考电压，具体取决于应用需求。
此外，为了实现高分辨率的ADC，有效的信号调理也是必要的。
信号调理包括滤波、放大和去噪处理等。
滤波用于去除噪声和不需要的频率成分，放大可以增强信号强度，去噪处理可以提高信号质量。
通过合理的信号调理方法，可以提高ADC的动态范围和信噪比，从而提高整体的转换精度。
另外，高分辨率ADC的设计还需要考虑功耗和速度。
功耗是指ADC在工作过程中所消耗的电能，速度是指ADC完成一次模拟信号转换的时间。
为了在满足分辨率和精度要求的同时减小功耗和提高速度，可以采用一些优化技术，比如选择恰当的工作电压、设计低功耗电路、采用并行转换等。
8位AD转换器性能的改善方法
A. 使用任意一种文本编辑器 (如记 事本) 打开 SYSTEM. INI 文件 (在\ Win2 dows 目录下) 。
R3 组合形成 , 其组合形式可由程序控 出量程 ,数据视为有效 。依次类推 ,一直 实际应用中一般要求在信号的整个动态
制 ,达到控制增益的目的 。
进行到 V3 。驱动 A/ D 转换器的子程序见 范围之内 ,相对误差大小尽可能均匀 ,或
图 2 是另一个程控放大器 , D/ A 转 图 4。
者说线性量化器精度在高端是富裕的 。
DEC A
来愈高 ,相对误差已能达 0. 1 %。在这种 据采集方法 。
MOV DPH ,A
系统中 ,采用 8B A/ D 转换器其量化误差 2 单信号多通道输入法提高 A/
MOVX @ DPTR , A ; DPH
将会成为误差的主要来源 , 因为这时 A/
D 转换器性能
ADC0809 的选通地址
D 转换本身的相对误差就近似为 0. 4 %
换器为 DAC0808 , 将其参考电压输入端
子程序入口参数 : ①总的通道数目 , 表 1 三段的划分是符合实际情况的 , 高
Vr ( + ) 作为信号输入端 , 8 位数字量
②待转换量所用的最小的通道号 。出口 端量化误差大于低端的量化误差 。
D0 ……D 7 的取值由计算机控制 。将图 2 参数有两个 : ①转换的数据值 , ②转换值
程控增益放大器论文(AD603)
摘要本作品基于压控放大器设计，由前级放大模块、增益控制模块、后级功率放大模块、A/D(D/A)模块组成。
采用STC89c52单片机作为微控制器，以可编程增益放大器AD603为放大电路的核心，设计并制作了具有增益预置和程控等功能的宽带直流放大器及所使用的直流电源。
由AD603级联组成增益放大器，实现增益-20～60dB 范围内可按5dB步进调节或连续可调，且在0～9MHz通频带内增益起伏在1dB以下;互补三极管射级跟随高功率输出在50 负载上最大输出电压有效值Vo≥2V,波形无明显失真;功放输出信号经有效值检波后，通过10位A/D转换芯片，将模拟电压的有效值转换成数字信号，并送微控制器实现增益预置与显示。
作品通过实验完成，并制作成实物。
设计采用压控增益器件AD603，进行合理的级联和阻抗匹配，加入后级功率输出，并能进行预置和控制，稳定性好，可控范围大。
整个作品制作成本低、功耗小，除个别指标未能达到设计要求外，其它全部达到设计要求。
关键字：压控放大器； AD603 ；程控增益AbstractThis work is based on pressure controlled amplifiers, A former design amplifier module and gain control module, the power amplifier module, A/D (D/A) module, STC89c52 adopts single-chip microprocessor controller, with a programmable gain AD603 amplifier for amplifying circuit, the core of which is preset and gain the function such as programmed-control dc amplifier and use of broadband of dc power supply. By AD603 cascade composition gain amplifiers, realize gain - 20 ~ 60dB range according to 5dB step regulation or continuous adjustable, and in 0 ~ 9MHz bandpass within 1dB below; and gain in Complementary triode shot with high power output level 50 largest load voltage waveform 10V experiment.it V o RMS, without apparent distortion, The power output signal detection, the RMS by 10 A/D conversion chip TLC1549, simulation of the RMS voltage conversion into digital signals, and realize gain preset with micro-controller.Through experiments, and complete works into real. Design using pressure control, reasonable AD603 device gain the impedance matching, and join the power output, and preset and control, good stability, controllable scope. The work of low cost, low consumption, in addition to the individual indexes to meet the design requirements, all other to meet the design requirements.Key words: Pressure controlled amplifiers；AD603 ；program-controlled gain目录Abstract (1)1 绪论 (2)1.1引言 (3)1.2直流宽带放大器概述 (4)1.3直流宽带放大器的应用 (5)1.4设计要求 (6)1.5完成设计的方法 (7)2 系统方案设计 (8)2.1直流宽带放大器基本原理 (9)2.2系统框图设计 (10)2.3主要模块选择与论证 (11)2.3.1程控增益放大方案 (12)2.3.2功率放大 (13)2.4理论分析与计算 (14)2.4.1带宽增益积 (15)2.4.2通频带内增益起伏控制 (16)2.4.3线性相位 (17)2.4.4抑制直流零点漂移 (18)2.4.5放大器稳定性 (19)3 硬件电路设计 (20)3.1 前级放大电路 (21)3.2. 程控增益放大电路 (22)3.3功率放大电路 (23)3.4 滤波电路 (24)4 软件系统设计 (25)4.1 STC89C51RC/RD+ 系列单片机简介 (26)4.2 stc89c52的定时/计数器编程的相关寄存器介绍 (27)4.2软件流程图 (28)5 结论 (29)6 参考文献 (30)第一章绪论1.1引言随着微电子技术的发展，人们迫切地要求能够远距离随时随地迅速而准确地传送多媒体信息。
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利用程控增益放大器提高A/D转换分辨力2011-07-03 16:22
利用程控增益放大器提高A/D转换分辨力
徐开友徐承材孙海波
【摘要】分析了程控增益放大器的原理，利用它提高A/D转换分辨力。
给出了电原理图、调试方法及程序流程，并说明了它的主要用途。
【关键词】程控增益放大器，A/D转换，分辨力
INCREASE A/D CONVERSION RESOLUTION BY PROGRAMMED GAIN AMPLIFIER
Xu Kaiyou Xu Chengcai Sun Haibo
ABSTRACT This paper clarifies the theory of programmed gain
amplifier and the theory about increasing the resolution of A/D convertion.It puts forword the circuit,the way to debug and the program flow.And its application is also described.
Key words Programmed gain amplifier,A/D conversion,Resolution
1 程控增益放大器的原理
用程序控制放大器的增益常用下面2种方法。
1)图1是程控增益放大器的电原理图。
它实际上是由集成运放组成
的反向端输入放大器，它的增益为：
图1 程控增益放大器的电原理图
当K1闭合，K2断开时，
当K2闭合，K1断开时，
由公式可见，改变Ri即可改变增益Aufi而开关K的通断可用单片机通过程序控制模拟电子开关的通断来实现。
2)仿示波器Y信道工作原理，在放大器的输入端与信号电压Vi之间加一RC衰减器，在信号电压Vi为不同数值时，单片机通过程序控制不同的Ki接通，从而改变整个放大系统的增益。
(见图2)
图2 程控RC衰减器原理图
在图2中，将衰减器看作整个放大系统的组成部分，则整个放大系统的增益为
A=A1.A2
RC衰减器的工作原理如下：
对输入幅度为E的阶跃电压(见图3)，用拉氏变换和反变换容易求出输出电压为
图3 RC衰减器原理图
式中
显然，当C1R1=C2R2时
此时，输出信号对输入信号而言，只是衰减了1个幅度，而无失真。
对别的形状的周期波形，只要满足C1R1=C2R2，就能使输出信号不失真。
2 用程控增益放大器提高A/D转换分辨力
我们选用8位逐次逼近A/D转换芯片ADC0809，基准电压
VREF=5.000V，该芯片对输入电压的要求范围是0～5.000V。
它的分辨力是5.000×2-8=19.5mV，即输入电压每改变19.5mV，转换结果变化1个字。
一般输入信号幅度小，需要放大后才能进行A/D变换。
设放大器的增益为A，我们分2种情况进行讨论。
1)设被测信号的变化范围是Vi=0～50mV，放大器增益A=100倍，A/D 转换芯片的输入电压Vi×A=0～5.000V,A/D转换对被测电压的分辨力19.5÷100=0.195mV，即被测电压每改变0.195mV，A/D转换结果变化1个字。
2)设被测电压的范围是Vi＝0～25mV，放大器增益A=200倍，A/D 转换芯片的输入电压Vi×A=0～5.000V，A/D转换对被测电压的分辨力
19.5÷200=0.195×mV，即被测电压每改变0.195×mV，A/D转换结果变化1个字。
由分析可见，放大器的增益增加了1倍，则A/D转换对被测信号的分辨力也提高1倍。
放大器的增益变化由程控增益放大器来实现。
3 对变化范围较大的被测信号，作分段处理，提高A/D转换的分辨力
在2．1)中，被测信号的幅度范围为0～50mV，由于A/D转换芯片
对输入电压的范围要求0～5.000V，所以放大器的增益最高只能是A=100倍。
图4 Vi为0～25mV时的放大电路
现在我们作分段处理。
我们将Vi分为0～25mV,25～50mV 2段，将放大器的增益由原来的100倍提高到200倍。
在被测信号Vi为0～25mV时，用图4放大它相当于前面2．2)中的情况。
在被测信号Vi为25～50mV时用图5进行放大。
图5 Vi为25～50mV时的放大电路
图5是一个双端输入的运放电路。
该电路的调整方法如下：
①当Vi=25mV时，调Rw使V0=0V。
此时
②当Vi=50mV时，V0应为5.000V
实际电路若Vi=50mV,V0不是正好等于5.000V，则应仔细调整Rf 使V0=5.000V。
①②步调整反复进行，直至满足Vi=25mV时V0=0V;Vi=50mV时
V0=5.000V。
在被测信号Vi为25～50mV时，放大器的输出V0为0～5.000V,正好满足A/D芯片对输入电压的要求。
对于Vi=0～50mV的情况，分2段后，A=200倍，A/D转换对被测信
号的分辨力为0.195×mV，比前面2．1)中不分段时，分辨力提高了1倍。
对被测信号电压分段，由单片机控制的程控放大器来实现。
(见图6)
图6 Vi为0～50mV时分段处理的放大电路
当Vi在0～25mV范围时，K1接通，K2断开。
当Vi在25～50mV范围时，K2接通，K1断开。
4 用单片机组成带程控增益放大器的A/D转换
用单片机组成带程控增益放大器的A/D转换如图7所示。
图7 程控增益放大器电原理图
图中(R1+RW1)=100R;(R2+RW2)=200R
在单片机系统中，2764为程序存储器，6264为静态RAM，作为数据存储器。
ADC0809为八路八位A/D转换芯片。
ADC0809的时钟信号是单片机8031ALE引脚信号经二分频后得到。
单片机时钟频率选用6MHz，ALE 引脚频率为1MHz，二分频后为500kHz，满足ADC0809对时钟频率的要求。
地址译码引脚A、B、C分别与地址总线的低三位A0、A1、A2相连，以选中IN0～IN7中的1个信号通道。
译码器74LS139的Y0作为片选信号。
由于START与ALE连在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的同时也启动转换。
在读取转换结果时，用单片机读信号RD与74LS139的Y0经一级或非后，产生的正脉冲作为OE信号，用以打开三态输出锁存器。
设输入的被测信号为Vi=0～50mV，利用程控增益放大器提高A/D
转换分辨力，其程序流程图如图8所示。
图8 程序流程
5 主要用途
由分析可知，由于利用程控增益放大器可以提高A/D转换分辨力，故可提高测试精度及提高控制灵敏度，因而它可用在智能测试仪表中，也可用于智能控制仪器仪表中。
作者单位：徐开友天津理工学院
徐承材河北省科学院激光研究所
孙海波河北省科学院自动化研究所
参考文献
〔1〕蒋焕文等.电子测量.北京：计量出版社，1988
〔2〕李朝青.单片机原理及接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1994
〔3〕王永洪.线性集成运算放大器及其应用.北京：机械工业出版社，1989
〔4〕徐开友等.自动校准放大器.电声技术.1994(3)：1～4。