2014年湖南省大学生电子设计竞赛
设计报告
（题号：C ）
竞赛题名称： 自动增益控制放大器
参赛队编号： 0205
评阅人签名：
2012年8月 24 日
竞赛题名称： 自动增益控制放大器
一、设计思路描述：
题目要求要实现一个根据输入信号的幅值来实现自动增益的电压放大器，并带10R 的负 载，改变放大器增益和功率放大的方法有很多。
1、通过数字电位器改变反馈电阻，从而改变放大倍数，后级使用芯片进行进行功率放大。
2、通过乘法器DAC 内部的电阻网络来改变反馈电阻从而改变增益，后级使用芯片进行功率放大。
3、通过模拟开关来改变反馈电阻的大小，由程控芯片VCA810来实现增益的微调，从而 改变增益，后级使用分离原件功率三极管来实现功率放大。
方案1数字电位器的阻值变化有限，选择较为复杂，方案2增益范围小，且电路较复杂，后级输出电流较大不适合用芯片放大。
方案3 ，由模拟开关来控制前级放大倍数，方案简单可行，对系统干扰小，输出电压由芯片供电电压决定，可控制输出-13.5到+5的电压值；中间级用程控芯片VCA810来实现增益的后级调节，从而使电路增益更加精准，后级功率放大使用分立元件来实现，可提高输出电流，提高带负载能力，原理框图如下：
图 1 系统整体框图
二、硬件电路图
图2前级自动增益控制
图 3 后级功率放大
三、 算法数学描述：
程控放大器VCA810的传递函数为G(dB)=-40(VC+1)dB，它的控制范围为-40dB 到40dB ，输入信号不同时，由模拟开关来控制增益前级增益放大，中间级程控放大器VCA810进行增益微调，实现输入信号为30mvVp 、100mvVp 、10VVp 时，输出为10VVp 的放大增益。
（1）当输入为交流信号时，首先让模拟开关选择放大两倍，由单片机采集模拟开关放大后的信号，当信号小于3v （Vpp ）时，档位不变，当大于等于3V （Vpp ）时，模拟开关选择10倍衰减档，再经过VCA810进行增益可调，使输出稳定在20v （Vpp ）。
（2）为了提高稳定速度，我们队输入信号进行了有效值检测，计算预设输出峰值的倍数，以此作为放大倍数的处置，采用开环控制的方法进行增益可调。 四、软件流程图：
五、测试方法描述：
测试（1）输入信号Vpp 的直流信号从60mv 变化到20v 时，记录输出电压（用示波器测出）；
测试（2）输入信号为Vpp 的交流信号从60mv 变化到20v 时，记录输出电压（测试方法同上）
测试（4）提高部分，输入一个任意一个Vpp 为60mv 到20V 的交流信号（本测试设定输入为5V （Vpp ）），使其输出为10v ，改变频率，测出不同频率下的数据，测出同频带记录下来；
六、测试数据：
表1、输入Vp 为60mv 变化到20v 直流信号时的输出电压（Vpp ）
表2、、输入Vp 为60mv 变化到20交流信号时的输出电压（Vpp ）
表3、输入固定为（Vpp ）100mv ，输出为（Vpp ）10v 时，改变频率测频带
六、 数据分析与结论：
通过上面数据，我们可以发现AGC 功能基本满足了设计指标，甚至超出了指标。我们测得自动增益可调测试中，输入信号由60mv （Vpp ）变化到20V （Vpp ）时，输出信号20V （Vpp ），输出误差控制在0.2V 左右，这是我们的创新之处。
同时我们将输入信号随意定在Vpp 为60mv 到20V 之间的一电压值，改变系统频率，可测得频带宽高200kHz ，后且级功率放大也可达到输出24V 的峰峰值，远远超出题目发挥部分要求。
参赛队编号 0205