2012北京市电子设计竞赛——自动增益控制放大器_逝水流年_新浪博客
任务：&在给定的电路板上（含一片TLC085四运放，一片DAC7811，一片LP2950-33），用给定单片机开发板（MSP430g2553）及芯片设计一个有自动增益控制（AGC）的放大器（在此四运放只能用两个，多用作品不予评测；不允许再增加任何器件，包括二极管、三极管组件）。
要求：1、放大器频率范围：1KHz-60KHz；（10分）
​​采用AC输入形式，输入端需要输入耦合电容器
​&2、放大器增益：40dB；（25分）&
注意：赛题电源仅+5V供电，看产品技术手册，在5V供电时的VOH为3~4.1V，与输出电
流的大小有关。
&放大器增益：40dB&（100倍），可以计算出输入电压的大小为（3000mV~4100&mV）V/100。
3、放大器增益可控范围：（输入信号频率为10KHz）大于35dB；（25分）&
增益可控情况有2：&（1）保证（固定）输出电压大小不变，随着输入电压的改变，调整增益；
（2）给定一个输入电压，改变增益，观察输出电压的变化。&
增益调节附件资料给了一个采用DAC作为可调电阻的电路，通过MCU编程可以改变电阻的大小，电路结构形式就是一个反相比例放大器。
4、可观察AGC电压（要求输出模拟直流电压，此电压应随放大器的输出同步变化，只看
变化规律，不要求值的大小）；（10分）
&注意1：可观察AGC电压，赛题要求提供一个可以检测输出电压的端子。&
赛题要求输出模拟直流电压，附件资料给了一个采用PWM和低通滤波器可以参考。&
可以用DC表观察输出的电压。
注意2：MCU需要检测出放大器输出电压的大小（AC电压），一是可以直接通过芯片内部的ADC进行检测，并显示；二是需要根据检测的电压大小，改变PWM的占空比，通过低通滤波器转换为DC形式，供外部检测用。&
在第3部分的“（2）给定一个输入电压，改变增益，观察输出电压的变化。”情况，是赛题要求的重要部分
5、放大器需采用单电源工作；（仅+5V供电，不允许使用DC-DC等）实现带宽和增益上
述指标；（30分）&
LP2950-33为输出固定3.3V电压，给MCU供电
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
&&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。&
2.1.2 前级放大器设计&
图2-3
前级放大器
&​如图所示，根据题目要求，选择前级放大倍数为2，R2/R1=2，由于单电源供电，为保证不失真，利用电阻分压，产生2.5V的“模拟地”，并用电容进行滤波，保证系统稳定性
​2.1.3
自动增益控制放大电路设计
&&三、软件设计
&软件系统主要实现ADC10对输入信号的采集，对DAC7811的控制，对键盘显示控制。流程图如下：
参考文献：/view/2b896d708e705.html
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输入电阻和输出电阻
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3-2放大的概念和放大电路的性能指标教材.ppt 12页
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基本放大电路一般是指由晶体管与其它电路元件所组成的放大电路。
1. 放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。 2. 输出信号不能失真，即输出信号与输入信号之间在形状上不能变样。 3. 输出信号的能量是由直流电源提供的，只是经过晶体管的控制，使之转换成输出信号的能量，提供给负载。放大的本质是能量的控制与转换。 3.3.1
放大的概念 3.3
放大的概念和放大电路的性能指标 放大电路结构框图
可将放大电路看成是一个含有受控源的双端口网络。它由信号源、放大电路、直流电源组成，放大电路一般都包括负载，但负载不是放大电路的必须组成部分。
放大电路的性能指标
放大电路的性能指标是衡量其性能优劣的标准。
放大电路的性能指标主要包括放大倍数（增益）、输入电阻、输出电阻和通频带等。 1. 放大倍数(增益)
输出信号在电压或电流的幅度上会得到放大，即输出功率会有所放大。
放大电路的增益包括电压增益、电流增益、互阻增益、互导增益和功率增益。 放大电路结构示意图 (1)电压增益定义为 (2)电流增益定义为 (3)功率增益定义为 (4)互阻增益定义为 (5)互导增益定义为 2.
输入电阻 Ri
输入电阻是从放大电路的输入端看进去的等效电阻。输入电阻是描述放大电路从信号源吸取电流大小的参数。Ri大，放大电路从信号源吸取的电流小，反之则大。 输入电阻的定义
输出电阻是从放大电路的输出端看进去的信号源等效内阻。输出电阻是描述放大电路带负载能力的参数。Ro大表明放大电路带负载的能力差，反之则强。
输出电阻Ro有两种求法。方法一根据输出电阻的定义。方法二通过实验的方法。 3.
输出电阻Ro 输出电阻的定义 此时，应将信号源源电压
短路，但保留信号源内阻
，同时将负载
开路。在输出端加假想电源
，即可计算出
。 方法一 求Ro的实验电路 方法二
注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。
通过实验的方法求放大电路的输出电阻。先测试负载开路时的输出电压
，再测试负载电阻为RL时的输出电压
放大电路在正弦输入信号的作用下，输出电压信号的谐波成分总量与基波分量之比，即为非线性失真系数，其表达式为 4.
非线性失真系数 式中 U1为基波分量有效值
U2、U3…为各次谐波分量的有效值 5.
最大不失真输出幅度 放大电路的最大不失真输出幅度是指放大电路的输出信号非线性失真系数不超过额定值时的输出信号最大值，一般用
表示。 放大电路的增益A( f ) 是频率的函数。在低频段和高频段放大倍数都要下降。当A( f )下降到中频电压放大倍数A0的
时所对应的频率，即 放大电路电压增益的幅频特性 6.
通频带 相应的频率fL称为下限截止频率，fH称为上限截止频率。 放大电路电压增益的幅频特性 通频带BW（bandwidth）：
BW=fH-fL?fH 之所以按正弦量定义，主要是正弦量便于测量。 之所以按正弦量定义，主要是正弦量便于测量。 此处功率放大倍数指在电阻上的有功功率。 关于输出电阻的定义也可参考电路课程的相关部分。这种方法用于通过微变等效电路求输出电阻。 校长办公室 之所以按正弦量定义，主要是正弦量便于测量。 之所以按正弦量定义，主要是正弦量便于测量。 此处功率放大倍数指在电阻上的有功功率。 关于输出电阻的定义也可参考电路课程的相关部分。这种方法用于通过微变等效电路求输出电阻。
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