2023年i題可控放大器
本著簡單、準確、可靠、穩定、通用的原則，採用了分級設計匹配互連的思想。系統的特色在於：通過模擬開關，改變反饋電阻阻值，從而改變放大器增益，增益從10db到60db可調步距為10db。
可控放大器
【摘要】
本著簡單、準確、可靠、穩定、通用的原則，採用了分級設計匹配互連的思想。系統的特色在於：通過模擬開關，改變反饋電阻阻值，從而改變放大器增益，增益從10db到60db可調步距為10db。
用微控制器at89s52對可程式設計濾波器晶元max262 進行程式控制，可以同時對兩路輸入訊號進行二階低通、高通、帶通、帶阻以及全通濾波處理，濾波器的中心頻率在15khz～50khz 頻率範圍內實現64 級程式控制調節，其q 值在0.5～64 範圍實現128 級程式控制調節。
一、 設計與論證
根據題目要求分以下幾部分進行方案設計與論證：
1、 測量放大部分
（1）前置放大電路的設計
方案一：用lm324放大器，其電源電流很小且與電源電壓無關，輸入偏流電阻是溫度補償的，也不需外接頻率補償，可做到輸出電平與數位電路相容，但其頻寬引數無法滿足本設計要求故不採用。
方案二： 採用運算放大器f353,該晶元具有輸入電阻高，輸出電阻很低，負載能力強,增益頻寬為4m。為了達到60db增益採用兩級放大，第一級放大倍數為2，總的放大倍數為第一級放大倍數與第二級放大倍數的乘積。
圖1（2）程式控制增益放大部分
由一增益可軟體程式設計的放大器，將不同幅度的模擬輸入訊號放大到某個特定範圍，便於a/d轉換器進行取樣；或者將給定訊號放大乙個由軟體設定的增益後輸出。
方案一：整合程式控制增益放大器。它們具有低漂移、低非線性、高共模抑制比和寬頻帶等優點，但其增益有限，只能實現特定的幾種增益切換。所以我們不採用此方案。
方案二：運放+模擬開關+電阻網路。如圖1這種方法利用模擬開關切換電阻反饋網路，從而改變放大電路的閉環增益。此種方法通用性強，經濟實惠，效果顯著。所以我們用此方案。
2、 濾波部分
在業自動化的許多領域都要使用濾波器。一般有源濾波器均由運算放大器和rc元件組成 。
方案一：使用rc網路， rc電路儘管可以做到體積小和廉價，但要滿足此設計要求，需多個圖2結構併聯，網路仍然過於龐大。而且其上半周內電容c中積蓄得能量到下半周就會被電阻r消耗一半，因此單純的rc電路q值不會大於0.
5，選擇性差，效果同樣不佳。所以我們不採用。
圖2方案二：使用max261可程式設計開關電容通用濾波器,它是美國maxim公司開發的一種通用有源濾波器，可用微處理器程式設計控制，方便的構成各種低通、帶通、高通、陷波和全通配置，而且不需要外部元件，可靠性高，對使用環境的要求不高。如圖3通過微控制器（89s52）對該晶元的6個輸入端進行有效設定可實現64個不同的中心頻率f0，而且q值可達128完全滿足本題目所以我們採用方案二。
圖3二、系統整體設計方案
系統原理框圖，見圖4。採用模擬開關cd4051控制反饋電阻調節電壓增益，優點是電路簡單、通用性強。at89s52直接驅動數碼管顯示，濾波部分晶元max261輸入採用4013分頻並用模擬開關控制。
一、主要引數計算
1、 前端放大電路及程式控制放大部分
放大電路採用反相放大放大倍數計算公式為**f=-rw/rf **=20lg**f
當增益**=10db**f=3.16=rw/470。由此可計算出rw=1485.
2歐姆進而可計算出增益分別為20、30、40、50、60時rw的值。調節rw的值即可獲得所需的增益。
2、 通頻帶計算
系統選用模式一實現低通、帶通，模式三實現高通。同時89c51的ale訊號送到max261的clka和clkb引腳作為時鐘訊號及晶振頻率 1/6 及2mhz作為
max261的外部時鐘時鐘頻率，max261處理的輸入訊號範圍為15khz~50khz，通過改變程式設計資料f0~f5實現64級中心頻率調節。根據廠家的晶元資料fclk/f0=40.84+1.
57n1及q=64/128-n2)並由查表得出下表資料：
3、抗干擾措施：
寬頻放大器的總增益為0—60db，因此抗干擾措施必須要做的好,才能避免自激和減少雜訊。設計中採用了如下方法：
在電源端並接0.1uf的電容避免電源的高頻干擾，並接20uf的電容避免低頻干擾。
所有訊號耦合用電解電容兩端並接高頻瓷片電容，以避免高頻增益下降。
構建閉路環，整個運放用較粗的地線包圍，可吸收高頻訊號，以減少雜訊。
4、軟體流程如下：
總程式框圖，見圖5
二、引數測試分析
1、 放大器測試：
3、程式控制濾波器測試：三結論
可控放大器設計方案
一 方案論證與比較 根據題目的要求，整個系統包括放大器和濾波器兩個部分，如圖一所示。分別有以下幾種方案。圖一可控放大器組成框圖 1 程式控制放大部分方案論證與選擇 方案一 整合程式控制增益放大器。它們具有低漂移 低非線性 高共模抑制比和寬頻帶等優點，但其增益有限，只能實現特定的幾種增益切換。所以我們...
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