自動增益控制放大器

1、瀘 州 職 業(yè) 技 術 學 院畢 業(yè) 設 計自動增益控制放大器學生姓名王萬鴻所 在 系電子工程系班 級12級應電2班專 業(yè)應用電子技術指導教師唐玉兵 龍建涵 2015年 04月21日指導教師評閱書指導教師評語：一、設計過程1、學生在設計過程中的治學態(tài)度、工作精神； 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學生掌握基礎理論和專業(yè)知識的扎實程度； 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力； 優(yōu) 良 中 及格 不及格4、研究方法的科學性；技術線路的可行性；設計方案的合理性； 優(yōu) 良 中 及格 不及格5、畢業(yè)設計期間的出勤情況；中期報告的撰寫情況。 優(yōu) 良 中 及格 不及格二

2、、設計質(zhì)量1、設計的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的設計任務（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、設計水平1、設計的理論意義，對解決實際問題的意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、設計的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、設計書、設計說明書所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）指導教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評閱教師評閱書評閱教師評語：一、設計質(zhì)量1、設計的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的設計任務（包括裝

3、訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、設計水平1、設計的理論意義，對解決實際問題的意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、設計的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、設計書、設計說明書所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日教研室（或答辯小組）及教學系意見教研室（或答辯小組）評語：一、答辯過程1、畢業(yè)設計的基本要點和見解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對答辯問題的反應、理解、表達情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學生答辯過程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格

4、 不及格二、設計質(zhì)量1、設計的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的設計任務（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、設計水平1、設計的理論意義，對解決實際問題的意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、設計的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、設計書、設計說明書所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評定成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）年 月 日教學系意見：系主任： （簽名）年 月 日 瀘 州 職 業(yè) 技 術 學 院畢業(yè)論文任務書學生姓名王萬鴻專業(yè)班級 12級應電2班

5、論文題目自動增益控制放大器接受任務日期2015 年03 月13日完成任務日期 2015年 04 月15日論文內(nèi)容目標1 論文目標：1）放大器可以從mp3或信號源輸入音頻（100Hz10kHz）信號，可以帶600負載或驅(qū)動8喇叭（25W）。2）當輸入信號幅度在10mV5V間變化時，放大器輸出默認值保持在2V±0.2V內(nèi)，波動越小越好。3）能夠顯示輸入信號幅度大小及頻率高低。4）能夠在1V3V范圍內(nèi)步進式調(diào)節(jié)放大器輸出幅度，步距0.2V。5）能夠根據(jù)環(huán)境噪聲調(diào)整自動調(diào)節(jié)放大器輸出幅度。6）其他自主發(fā)揮設計。7）設計報告。論文要求1. 理解并確認畢業(yè)設計任務書;2. 撰寫完成畢業(yè)設計開題報

6、告并經(jīng)指導教師審核通過;3. 確定并完成方案論證;4.實際制作實物調(diào)試;參考資料1 張曉琴.模擬電子技術應用及項目訓練.西南交通大學出版社,2009.8;2 鈴木雅臣.晶體管電路設計.科學出版社,1997;3 張軍.主板維修技能實訓.科學出版社，2012.1;4 陸坤.電子設計技術.電子科技大學出版社,1997;5 黃士生.模擬電子技術.北京：中國勞動社會保障出版社，2006；6 高吉祥.電子技術基礎實驗與課程設計.北京：電子工業(yè)出版社，2005；7 周筱龍.電子技術基礎.2版.北京：電子工業(yè)出版社，2006；8 金國砥.電子線路圖識入門.杭州：浙江科學技術出版社，2000；9 黃永定.電子實

7、驗綜合實訓教程.北京：機械工業(yè)出版社，2004；10柯節(jié)成.簡明電子元件手冊.北京：高等教育出版社，2004；11沈任元，吳勇.模擬電子技術基礎.北京：機械工業(yè)出版社，2000；12劉進峰.電子制作實訓.北京：中國勞動社會保障出版社，2006；瀘 州 職 業(yè) 技 術 學 院畢 業(yè) 設 計 題 目 自動增益控制放大器 教 學 點 瀘州職業(yè)技術學院 專 業(yè) 應用電子技術 年 級 12級應電二班 姓 名 王萬鴻 指導教師 龍艦涵 唐玉兵 定稿日期： 2015年 4 月23 日目 錄3摘 要4引言5第一章 系統(tǒng)方案51.1 設計要求51.2 總體設計方案5第二章 硬件設計72.1 信號切換電路設計72

8、.2峰值檢波電路設計82.3電源電路設計82.4音量控制芯片92.5其他硬件9第三章 軟件設計103.1主程序103.2幅度及頻率檢測103.3液晶12864顯示113.4按鍵檢測12第四章 調(diào)試測試134.1電路調(diào)試134.2數(shù)據(jù)測試13第五章 結(jié)束語14第六章 參考文獻15第七章 致 謝16附錄16摘 要自動增益控制放大器已廣泛用于各種接收機、錄音機和信號采集系統(tǒng)中，另外在光纖通信、微波通信、衛(wèi)星通信等通信系統(tǒng)以及雷達、廣播電視系統(tǒng)中也得到了廣泛的應用。本課題主要研究應用于音頻放大的前級電壓放大，因此設計的電路需容納的頻帶范圍應較寬，以至于使語音信號通過。由于語音信號的頻帶范圍為50hz-

9、3000hz,所以該電路所應設計的頻帶范圍應在50hz-3000hz之間，用電路實現(xiàn)增益的閉環(huán)調(diào)節(jié)，在音頻信號大小不一的現(xiàn)象，過小時影響收聽效果，過大時易引起后接的功放過載，需要經(jīng)常手動調(diào)整功放的輸入，操作極其不便，通過此電路可以實現(xiàn)增益的自動調(diào)整，以至于使音頻信號強時自動減小放大器的倍數(shù)，信號弱時自動增大放大器的倍數(shù)，從而實現(xiàn)音量的自動調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)中小信號經(jīng)過檢測放大，大信號經(jīng)過檢測不衰減，通過繼電器切換信號輸入通道?？刂破鞑捎肕SP430F149，通過開發(fā)板自帶的12位A/D雙通道檢測輸入、輸出幅度；采用電壓負反饋的方式，采集輸出信號幅度，經(jīng)TLC5615控制TFA9843AJ音量控制芯片

10、改變輸出信號幅度。系統(tǒng)自動檢測輸入信號幅度、頻率、輸出信號幅度，自動完成增益控制，通過12864液晶顯示。關鍵詞：MSP430F149 A/D TFA9843AJ TLC5615自動增益控引言 隨著微電子技術、計算機網(wǎng)絡技術和通信技術等行業(yè)的迅速發(fā)展，自動增益控制電路越來越被人們熟知并且廣泛的應用到各個領域當中。自動增益控制線路，簡稱AGC線路，A是AUTO（自動），G是GAIN（增益），C是CONTROL（控制）。它是輸出限幅裝置的一種，是利用線性放大和壓縮放大的有效組合對輸出信號進行調(diào)整。在音頻信號大小不一的現(xiàn)象，過小時影響收聽效果，過大時易引起后接的功放過載，需要經(jīng)常手動調(diào)整功放的輸入，

11、操作極其不便，通過此電路可以實現(xiàn)增益的自動調(diào)整，以至于使音頻信號強時自動減小放大器的倍數(shù)，信號弱時自動增大放大器的倍數(shù)，從而實現(xiàn)音量的自動調(diào)節(jié)。也就是說，AGC功能可以通過改變輸入輸出壓縮比例自動控制增益的幅度，擴大了接收機的接收范圍，它能夠在輸入信號幅度變化很大的情況下，使輸出信號幅度保持恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化，不至于因為輸入信號太小而無法正常工作，也不至于因為輸入信號太大而使接收機發(fā)生飽和或堵塞。在電路設計中，這種線路被大量的運用，從尖端的雷達技術到日常的廣播電視系統(tǒng)，自動增益控制無疑很好的解決了各種技術中存在的信號強度問題。目前，實現(xiàn)自動增益控制的手段有很多，在本文中，主要研究的是如何

12、以放大器來實現(xiàn)自動增益控制的目的，也就是自動增益控制放大器。第一章 系統(tǒng)方案1.1 設計要求1.1.1放大器可以從mp3或信號源輸入音頻（100Hz10kHz）信號，可以帶600負載或驅(qū)動8喇叭（25W）。1.1.2當輸入信號幅度在10mV5V間變化時，放大器輸出默認值保持在2V±0.2V內(nèi)，波動越小越好。1.1.3能夠顯示輸入信號幅度大小及頻率高低。1.1.4能夠在1V3V范圍內(nèi)步進式調(diào)節(jié)放大器輸出幅度，步距0.2V。1.1.5能夠根據(jù)環(huán)境噪聲調(diào)整自動調(diào)節(jié)放大器輸出幅度。1.1.6其他自主發(fā)揮設計。1.1.7設計報告。1.2 總體設計方案系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如下圖所示 方案一：采用純模擬方

13、式以運放負反饋的方式設計模擬電路設計自動增益控制系統(tǒng)，但控制電路復雜，對元件要求較高，且控制不準，誤差大。 方案二：采用數(shù)字芯片TFA9843AJ作為音量控制芯片，以數(shù)字步進的方式進行音量控制。 本系統(tǒng)采用方案二，框架圖如下圖1-1：圖1-1第二章 硬件設計2.1 信號切換電路設計信號切換電路設計如下圖2-1：圖2-1 信號切換電路 該電路以200mv進行分界點，經(jīng)過比較后由繼電器切換輸入通道，小信號（10mv-200mv）放大20倍，大信號（200mv-5v）不衰減。繼電器切換信號經(jīng)過P5.4腳送入單片機。頻率測量電路設計如下圖2-2：圖2-2 過零比較電路（頻率檢測）信號通過LM5532進

14、行過零比較后，經(jīng)P1.1腳進入單片機采用捕獲模式進行頻率檢測。2.2峰值檢波電路設計峰值檢波電路如下圖2-3：圖2-3峰值檢波電路 由于MSP430自帶的A/D采樣值不穩(wěn)定，設計一半波峰值檢測電路，變?yōu)檩^為穩(wěn)定的直流信號進行檢測。為滿足A/D輸入電壓2.5V的要求，輸入信號經(jīng)過電阻分壓（二分之一）后，由交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榧y波較小的直流信號供MSP430F149檢測，通過程序進行數(shù)據(jù)處理得到信號幅度值。2.3電源電路設計電源電路如下圖2-5：圖2-5電源電路 電源由市電220V變壓后經(jīng)過全波整流穩(wěn)壓提供運放所需的正、負12V及音量控制芯片TFA9843AJ的26V電壓。2.4音量控制芯片音量控制芯片

15、采用TFA9843AJ，該芯片在1.5-5V直流電壓范圍內(nèi)可模擬控制芯片內(nèi)運放的增益，通過單片機輸出數(shù)字信號經(jīng)TCL5615進行數(shù)模轉(zhuǎn)換進行自動增益控制。2.5其他硬件 采用3個獨立按鍵進行步距值增減調(diào)整和自動增益控制將輸出幅度穩(wěn)定到2V。12864液晶采用P5口控制顯示。第3章 軟件設計3.1主程序主程序流程圖如下：圖3-13.2幅度及頻率檢測幅度檢測采用雙通道A/D檢測輸入輸出幅度，程序采用中斷軟件查詢方式，采用取平均值的方式穩(wěn)定幅度輸出顯示如下：A/D序列多通道檢測配置：void ADC12_Sampling_SequenceChannleSequenceConvert(void) AD

16、C12CTL0 = ADC12ON + REFON + REF2_5V + SHT0_7 + MSC; delay_ms(17); ADC12CTL1 = ADC12SSEL_0 + SHP + CONSEQ_3 + CSTARTADD_0; ADC12MCTL0 = SREF_1 + INCH_0; /通道A0 ADC12MCTL1 = SREF_1 + INCH_1 + EOS; /通道A1 ADC12IE = 0x0002; _EINT(); ADC12CTL0 |= ENC + ADC12SC; /轉(zhuǎn)使能開始 A/D中斷讀值：#pragma vector = ADC_VECTOR_in

17、terrupt void ADC12ISR(void) results0 = ADC12MEM0; results1 = ADC12MEM1; 頻率中斷捕獲模式：pragma vector=TIMERA0_VECTOR_interrupt void TimerA0(void) y = (CCR0-LastCCR0);/計算周期 LastCCR0 = CCR0;/保存CCR0的值 Cyc = y;3.3液晶12864顯示 12864液晶由P5口控制顯示，顯示輸入輸出幅度及頻率，顯示位數(shù)精確到小數(shù)點后3位，顯示函數(shù)如下：void Lcd12864_Dispfloat(uchar ucPosX,uc

18、har ucPosY,float fDisp) int fLen = 0; unsigned char i; float ufData = 0; char ucDisp10; char *p = ucDisp; ufData = fDisp; for(i=0;i<10;i+) *(p+i)=0;/數(shù)組清零 sprintf(p,"%0.3f",ufData); fLen = strlen(p); Lcd12864_Dispstr(ucPosX,ucPosY,ucDisp,fLen); 3.4按鍵檢測 按鍵掃描采用延遲消抖后檢測按鍵，注意讀引腳時由輸出切換為輸入方式時需有

19、延時，不能直接讀取。unsigned char Key_Scan(void) uchar key_check; uchar key_checkin; key_checkin=KEYIN; /讀取IO口狀態(tài)，判斷是否有鍵按下 key_checkin&= 0xF0; /屏蔽掉低四位的不確定值 if(key_checkin!=0xF0) /IO口值發(fā)生變化則表示有鍵按下 delay_ms(20); /鍵盤消抖，延時20MS key_checkin=KEYIN; /再次讀取IO口狀態(tài) if(key_checkin!=0xF0) /確定是否真正的有鍵按下 key_check=KEYIN; /有鍵

20、按下，讀取端口值 switch (key_check & 0xF0) /判斷是哪個鍵按下 case 0xE0:key=1; break; case 0xD0:key=2; break; case 0xB0:key=3; break; case 0x70:key=4;break; 第4章 調(diào)試測試4.1電路調(diào)試1. 通電前檢查：電路安裝完畢，首先直觀檢查電路各部分接線是否正確，檢查電源、地線、信號線、元器件引腳之間有無短路，器件有無接錯。2. 通電檢查：接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異?，F(xiàn)象。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，則應立即關斷電源，待排除故障后方可重新通電 .3.單元電路

21、調(diào)試：在調(diào)試單元電路時應明確本部分的調(diào)試要求，按調(diào)試要求測試性能指標和觀察波形。調(diào)試順序按信號的流向進行，這樣可以把前面調(diào)試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的整機聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。 4. 整機聯(lián)調(diào)：整機聯(lián)調(diào)時應觀察各單元電路連接后各級之間的信號關系，主要觀察動態(tài)結(jié)果，檢查電路的性能和參數(shù)，分析測量的數(shù)據(jù)和波形是否符合設計要求，對發(fā)現(xiàn)的故障和問題及時采取處理措施。4.2數(shù)據(jù)測試 1. 輸入信號幅度在10mV5V間變化時，放大器輸出默認值保持在2V±0.2V,由于器件原因，實際測試時的輸入值會有較大波動，在1V-2V輸入時較精確，多次測量也會存在差異，按下K3鍵會自動穩(wěn)定到1.8-2

22、.2V次數(shù)輸入電壓（v）輸出電壓（v）理想值(v)10.2381.8151.8-2.220.4831.8671.8-2.230.5941.9421.8-2.241.6451.8861.8-2.253.1682.0151.8-2.263.6252.0191.8-2.2 2. 顯示輸入信號幅度大小及頻率高低,該頻率在題目要求范圍內(nèi)測試十分精確。次數(shù)輸入幅度(v)輸入頻率(HZ)輸出頻率(HZ)12.34510001000.320.531129129.0331.365159159.3241.684329329.4850.249991990.62 3. 1V3V范圍內(nèi)步進式調(diào)節(jié)放大器輸出幅度，步距0.

23、2V，該功能在模擬調(diào)試時正常，但在實際調(diào)試時，增加步距第一次直接會跳2V以上，以后增減正常。結(jié)束語在學習中,老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，導師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。這三年中我還得到眾多老師的關心支持和幫助。我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。畢業(yè)設計，也許是我在大學生涯交上的最后一個作業(yè)。想籍次機會再次感謝三年以來給我?guī)椭乃欣蠋煛⑼瑢W，你們的友誼是我人生的財富，是我生命中不可或缺的一部分。我的畢業(yè)指導老師龍艦涵老師，他一位長輩的風范來

24、容諒我的無知和沖動，給我不厭其煩的指導。在此，特向他道聲謝謝。大學生活即將匆匆的來匆匆的去，但我卻能無悔地說：“我曾經(jīng)來過?！贝髮W三年，但它給我的影響卻不能用金錢與時間來衡量，這三年以來，經(jīng)歷過的所有都將是我以后生活中最重要的一部分，是我發(fā)展指南針。就要離開學校，走上工作的崗位了，這也是是我人生歷程的又一個里程碑，在這里祝福大學里跟我風雨同舟的朋友們，多笑一點 ，生活更美好一點畢業(yè)設計作為綜合性的設計，它不同于以前教學中的實驗、課程設計等實踐環(huán)節(jié)。以前的所做的一些設計主要是根據(jù)相關的課本及老師所給資料去完成的，有一定的參照性，所以相對而言比較簡單，不能完全達到鍛煉自己動手能力的目的。而畢業(yè)設計則是對我們大學三年所學知識的一個綜合的訓練及考核，是對所學知識的應用能力和大學所學理論知識對實踐技能相結(jié)合的全面的檢驗。真正做到了理論聯(lián)系實際，把以前所學的知識綜合貫通進行實踐，并在實踐中不斷學習和自我完善。 從剛確定畢業(yè)設計課題以來，首先是查找一些相關的書籍及資料，然