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数控放大器原理框图 6
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图2-5 数控放大器框图
图3-1 键盘检测电路 7
图3-2 LCD1602电路图 8
图3-3 数控放大模块 9
图4-1 总体软件流程图 11
图5-1 实验室测试 12
图5-2 10Hz电压放大图 12
图5-3 1kHz电压放大图 13
图5-4 50kHz电压放大图 13
表清单
表序号 表名称 页码
表5-1 48mV信号输入下不同放大倍率的输出记录 14
1 引言
在电子技术和数字技术日益发展的进程中，数字化已经成为电子行业发展的大趋势，各种通信设备，测量仪器、自动控制电子设备都逐渐变得数字化，出现了很多采用数字方式控制的电子设备，相比于模拟电路，数字电路具有抗干扰，数值精准，控制方便等优点。数字化的进程使得各种控制系统越来越自动化，便捷化。很多设备以前需要人工值守，人力操作，非常麻烦。经过数字化的发展，这些设备已经可以通过编程进行数字控制，大大节约了时间和劳动力。
数控放大器是一种采用数字方式控制放大器增益的放大器。放大器根据放大的物理量分为电压放大器和功率放大器。电压放大器是由运算放大器和反馈电阻构成的放大电路，放大系数由输入电阻和反馈电阻决定，通过改变阻值就可以改变电压的放大倍数[1]。本文所述的数控放大器是电压放大器，不涉及功率放大器。数控电压放大器的原理就是通过数字方式改变运算放大器的输入电阻或者反馈电阻，这样就改变了放大器的增益[6]。使用数字方式改变运算放大器的电阻的方式有很多种，设计采用单片机控制数字电位器的方式实现。
单片机是作为一种发展迅速的微控制器，应用非常广泛。在工业控制、智能家居、物联网、通信等行业有着重要的地位。通过单片机编程，可以自动完成一系列繁复的操作，从而使生活生产变得更加便捷和高效。设计采用单片机控制数字电位器，操作更加方便快捷，也更准确。
2 总体方案设计
国内外电子技术的发展非常迅速，各种新的技术和功能完善的芯片层出不穷，数控放大器的的设计也有了许多优秀的设计方案。各种不同的增益控制方式以及不同的运算放大器还有不同的单片机都各有不同的优缺点，因此要针对设计的实际需求来选择合适的硬件和软件方案。
本次设计首先从数控放大器的功能和性能上考虑，然后在满足设计需求的情况下考虑经济和性价比，最后还要考虑整个设计的易用性和功耗问题。目前数控放大器有多种设计方案，根据设计的考量因素，针对不同的设计方案，做了以下论证分析。
方案一：采用模拟开关CD4501和电阻网络来构成放大器的输入电阻和反馈电阻[2]，运算放大器采用LM741，通过逻辑电路控制模拟开关的通道达到改变反馈电阻的功能，从而改变放大倍数。这种方案虽然成本低，但是结构简单，档位少，而且搭建的电路阻抗不好精确控制，会产生较大的误差；
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