浅谈程控增益放大器及应用DOC.docx
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浅谈程控增益放大器及应用DOC
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
Summary
Thistextdesignisadistancetocontroltoincreasebenefitenlarger.Elucidationthedistancecontrolstructureandfunctionofincreasethebenefitenlargeranditbemainofcharacteristics.Theendenumeratedpracticalelectriccircuit
ThissystemwiththeMCS-51listslicemachineanditexpand,manyroadconversionswitch,numbercontroltoincreasebenefitenlargeretc.constitutethefunctionstrongerhardwareelectriccircuit.Enlargerisapplicationtheextensiveelectronicscircuit.Itofthefunctioncarryonimportationsignalnottolosetoreallyenlarge.Atthebroadcasting,correspondence,autocontrol,theelectronicsmeasureetc.variouselectronicsequipmentsin,theenlargerbeaconstituteofessentialtohavepart.Ineveryvarietytheelectronicscircuitforadoptofelectronicsinstrumentandequipments,integrationoperationenlargerisapplicationthemostwidespreadofimitateelectronicssparepart.Integrationtheluckputtogotogetherwithupthefeedbackwayofthefeedbacknetworkandadoptiondissimilarityofdissimilarity,canconstitutefunctionandcharacteristicbevarioustotallydifferentintegrationluckturnonelectricitysub-electriccircuit,briefnameluckturnonelectricityroad.Theselucks'turningonelectricityroadisinvariouselectronicselectriccircuitofmostbasicallyconstitutelink.
Thissystemcanrealizationincreaseabenefitfromtheprocedurecontrol,cansatisfyeachitemtechniqueindexsign,measureaccurate,workcredibility,functionpricemoreGao.
Keyword:
Enlarger,manyroadconversionswitch,MCS-51listslicemachine
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
5．1PFA100多路输入数控增益运算放大器
5．2AD612/614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。
集成技术的最新进展之一是将cpu和外围芯片。
和程序存储器，数据存储器，并行，串行I/O口，定时/计数器，中断控制器及其他控制部件集成在一个芯片中，制成单片计算计。
而近年来推出的一些文档单片机还包含有许多特殊功能单元。
如A/D,D/A转换器，调制解调器，通信控制器，锁相环，DMA浮点运算单元。
因此，只要外加一些扩展电路及必要的通道接口，就可以构成各种计算机应用系统。
如：
工业控制系统，数据采集系统，自动测试系统等。
在单片机测控系统的输入通道中，如果输入为多点巡回检测系统，多参数测量系统，输入通道为多输入结构。
如果系统中只有一个单片机时，单片机只能分时对这些信号进行采样。
无论是多点测量系统，还是多参数测量系统，各路传感器输出的信号电平都会有较大的差异，一般在A/D变换前都要经过放大，然后，通过A/D变换后送入单片机数据总线。
为了满足多路分时多路分时传送，输入通道中必须配置多路开关。
多路开关的选择由单片机控制，而多路开关在通道中的插入位置应根据传感器输出信号状况而定。
当传感器输出信号电压微弱时应先进行放大，再接入多路开关。
如果传感器输出信号电压较大，应先接多路开关再进行放大。
如果传感器输入信号电平差异较大时，放大器应选用数控增益放大器，以满足不同模拟输入通道的不同增益要求。
因此，数控增益放大器是根据多输入通道系统中的不同模拟输入的不同增益要求而设置而设置，它具有应用灵活，使用经济等特点。
下面举出了一个程控增益放大器实现框图。
图1程控增益放大器实现框图
程控增益放大器是以放大器为基础通过单片机，多路转换开关和电阻网络等一起构成的。
如图中所示，单片机对多路转换开关进行控制，而多路转换开关又经过与测量放大器相连，并通过控制精密增益调节电阻网络，使精密增益调节电阻网络来调节测量放大器，最终实现程控增益放大器。
如已知信号源所需放大倍数，并把这些放大倍数的对应数字量存入ROM中，当需要输入某信号时，则单片机将该对应的放大倍数从ROM中取出，经过多路转换开关，精密增益调节电阻网络等，使放大器按这个放大倍数输出，既完成了程控增益。
下面以可编程增益放大器MCP6S2X为例。
ＭＣＰ６Ｓ２８芯片的内部结构图（其它类似）如图２所示。
由图可见，ＭＣＰ６Ｓ２Ｘ芯片内部由一些简单的功能模块构成，可共同完成多路选择、可变增益调节等功能。
ＭＣＰ６Ｓ２Ｘ具有多路选择输入（ＭＵＸ）模块，共有八路输入，可由软件设置通道选择。
不用的输入引脚应悬空，以使输入电流最小。
当然，接ＶＤＤ或ＶＳＳ时，芯片也能正常工作但输入电流会变大。
内部运放部分主要由运放、增益转换器、梯形电阻（ＲＬＡＤ＝ＲＦ＋ＲＧ）等组成，可完成信号的放大和带宽选择，提高输出电压的精确度。
ＳＰＩ逻辑控制部分主要提供片选信号、同步时钟、串行输入输出、上电复位、控制指令和数据读写以完成通路选择和增益控制等功能。
上电复位电路ＰＯＲ（Ｐｏｗｅｒ－ＯｎＲｅｓｅｔ）的功能是：
当电源电压低于ＰＯＲ的限定电压时ＶＤＤ＜ＶＰＯＲ≈１．７Ｖ使内部ＰＯＲ电路复位所有的内部寄存器，并使芯片运行在关机模式下。
当ＶＤＤ大于ＶＰＯＲ时，ＰＯＲ又使芯片恢复正常。
另外，用ＭＣＰ６Ｓ２６、ＭＣＰ６Ｓ２８还可以实现多个芯片的连接，其连接形式为串行接口方式。
多片连接时，前一个芯片的ＳＯ引脚应连到后一个芯片的ＳＩ引脚，依此类推，它们可共用ＳＣＫ和ＣＳ引脚
在前述的基础上本文将集中介绍：
MCS-51单片机及其扩展，多路转换开关原理及其应用，数控增益放大器的原理及其应用的情况，并着重以AD612/614数控增益测量放大器为重点典型来研究。
第一章MCS-51单片机及其扩展
一MCS-51系列单片机系统结构
MCS-51系列单片机的典型产品为8051，8751，8031。
8051是ROM型单片机，内部有4k字节工厂掩膜编程的Rom程序存储器；8751是EPROM型单片机，内部4k字节用户可编程的EPROM程序存储器；8031是无ROM程序存储器的单片机，它必须外接EPROM程序存储器。
除此之外，8051，8751和8031的内部结构是完全相同的，都具有硬件资源。
.面向控制的8位CPU
.128个字节内部ROM数据存储器
.32位双向输入输出线
.一个双工的异步串行口
.两个十六位定时器/计数器
.五个中断源，两个中断优先级
.时钟发生器
.可以寻址64k字节的程序存储器和64k字节的外部数据存储器
MCS-51的系统简化结构图如1-1所示；管脚图见1-2
.Vss接地端.Vcc电源端
.RST/P0复位端.EA8031中接低电平
.XTAL1振荡器输入.XTAL2振荡器输入
.ALE/PROG锁存器信号出现在P0地址信号,
.PSEN用来信号选通ROM（外部）
.P0P3为四个I/O口
图1—1MCS-51结构简图
图1—28051引脚图
1.2MCS-51单片机的扩展
MCS-51单片机具有很强的系统扩展能力，可以扩展64k字节的程序存储器和64k字节的数据存储器或输入输出口及应用系统的设计更灵活，对用户的要求的适应性也更强
MCS-51的P0口和P2口可以直接作为输入输出口使用，也可以作为扩展总线口使用，MCS-51系列单片机主要是通过P0口和P2口进行系统扩展的。
由于本系统需要4k字节的程序存储器,而8031是内部无ROM型的单片机。
所以必须扩展一个4k字节的程序存储器。
理论上，半导体存储器，EPROM,EEROM,RAM等都可以用作单片机的外部程序存储器。
但由于EPROM价格低廉，性能可靠，所以用得比较普遍。
所以本系统选用4k字节的EPROM2732，引脚排列如下：
其中：
A0－A11：
地址输入线
O0－O7：
三态数据输入线读或编程校验时为数据输出线，编程时为数据输入线，维持或禁止时呈高阻状态
CE：
选片信号输入线有效
PGM：
编程脉冲输入线（与合用一脚）
OE：
读选通信号输入线，低电平有效
Vpp：
编程电源线，值因芯片型号和制造厂商有关
2732主要技术指标如下：
容量：
4k引脚数：
24
读出时间：
29ns最大工作电流：
100mA
最大维持电流：
35mA
EPROM的主要操作方式有：
.编程方式：
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