目 录
前言 2
第1章 绪论 3
第1.1节 自动增益控制的基本概念 3
第1.2节 系统的总体设计方案 4
第1.3节 系统的理论分析 4
第2章 自动增益控制电路 5
第2.1节 自动增益控制电路 5
第2.2节 模拟通道部分 5
第2.3节 采样反馈电路 6
第2.4节 可编程逻辑器件FPGA 7
第3章 硬件电路设计 10
第3.1节 输入输出缓冲电路设计 10
第3.2节 增益调节电路设计 10
第3.3节 峰值检波电路设计 14
第3.4节 AD采样电路和DA转换电路设计 14
第3.5节 显示和键盘电路设计 16
第3.6节 电平转换电路设计 17
第4章 软件设计 20
第4.1节 AT89S51指令及时序 20
第4.2节 FPGA系统设计流程及软件结构 21
第4.3节 系统软件设计 25
第4.4节 AD和DA模块的软件设计 26
第4.5节 显示电路和按键电路软件设计 30
第5章 数据测试与误差分析 34
第6章 设计总结与展望 36
参考文献 37
致谢 38
附录 39
图1：AD9042的内部结构图 39
图2：TLV5618内部结构图 39 【摘要】：以AT89S51单片机和FPGA 为控制核心，利用可编程增益放大器THS7001 和可变增益放大器AD603，设计一种可编程精密宽带放大器。测试结果表明：该可编程宽带放大器的增益范围和通频带都在较宽的范围内变化，低噪声，并具有自动增益控制功能，动态范围达60 。
【关键词】：宽带放大器；自动增益控制；AT89S51 单片机；FPGA；THS7001。
前言
随着微电子技术的发展，宽带放大器在科研中具有重要作用。宽带运算放大器广泛应用于A/D 转换器、D/A 转换器、有源滤波器、波形发生器、视频放大器等电路。这些电路要求运算放大器具有较高的频带宽度，电压增值。
在通信和电子设备中，常采用宽带放大器实现信号的放大，要求其线性好，频带宽，具有足够的增益来抑制后级电路的噪声对系统的影响，并且增益能够自动调节可调，即当输入信号大范围变化时，能够自动控制增益，使输出的信号稳定。另外为了达到功率最大传输，输入、输出阻抗应该分别与信号源、负载阻抗匹配。
在传统的自动增益控制放大电路中，一般由移位寄存器、A/D转换器、模拟开关、运算放大器以及电阻网络组成。这样的增益控制电路存在着许多缺点：
(1)、 组成电路的元件多，费用高且容易造成电路相互干扰对增益精确度有影响；
(2)、 各个元器件存在误差导致整体电路误差大；
(3)、 制作印制板时的面积较大，使布线困难，影响散热；
(4)、 虽然可以实现增益的控制，但是增益不能连续变化；
(5)、 由于存在开关的转换，使得带宽不高；
(6)、 电路的带宽是固定不变的。
为改善传统电路的诸多缺点，许多半导体公司都着手研究新型的自动增益控制芯片。其中美国ADI公司研究出一款增益可变芯片AD603。此芯片可实现增益在一定范围内连续变换，频带宽，且带宽可变。
因此现代设计自动增益控制放大电路，如何提高整个系统的稳定性和可靠性，是每个工程师都得考虑的问题。
本文以AT89S51单片机和FPGA 为控制核心，组合利用可编程增益放大器THS7001 和可变增益放大器AD603设计一种可编程精密宽带放大器。
第1章 绪论
第1.1节 自动增益控制的基本概念
接收机的输出电平取决于输入信号电平和接收机的增益。由于各种原因，例如：发射台功率的大小、接收机离发射台距离的远近、接收机环境的变化以及人为产生的噪声对接收机的影响等，接收机的输入信号变化范围往往很大，信号弱时可以达到一微伏或者是几十微伏，信号强时可以达到几百毫伏，最强信号与最弱信号相比可达几十分贝，这个变化范围称为接收机的动态范围。当输入强信号引起过载时引起信号的失真，则需要增益放大器能够对输入信号进行衰减；当输入弱信号引起不能正常工作时，则需要增益放大器对信号进行放大。故增益控制电路就是能够使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的控制电路，简称自动增益控制AGC (Automatic Gain Control)电路，它能够在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和。常用来使系统输出电平保持在一定范围之内，因而也可称为自动电平控制。
AGC电路工作原理:可以分为增益受控放大电路和控制电压形成电路。增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随控制电压Uo而改变。控制电压形成电路的基本部件是AGC整流器和低通平滑滤波器，有时也包含门电路和直流放大器等部件。
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