内容发布更新时间 : 2024/5/19 13:11:09星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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

+5V12345678 GND 16 15 20KΩ 142KΩ 13CD4051 12P1.3 11 10 9 GNDVoVDD18OPA222776Vi20KΩ23

图2.1 前级衰减电路

如图2.1所示，前级衰减电路由CD4051、OPA2227、20K?以及2K?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

ViVDDP2.012345678 161234P2.2510 9DAC 87811 7VoVDD 15 14 13TLC085 12 11 10 9 6P2.1GND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：

4096Av??∴

code

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。

0.2模式10.525模式2模式3模式选择键AUTOAUTO增益选择键确定键

Vout??Vin?4096code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