基于单片机的测量放大器

根据题目的要求，经过认真取舍，充分利用了模拟和数字系统各自的优点，发挥其优势，采用单片机控制放大器增益的方法，大大提高了系统的精度。采用仪表放大器输入，大大提高了放大器的品质。通过前级高共模输入的仪表放大器AD620对不同的差模输入信号电压进行不同倍数的放大，再经后级数控衰减器得到要求放大倍数的输出信号。每种信号都将在单片机的算法控制下得到最合理的前级放大和后级衰减，以使信号放大的质量最佳。本系统原理方框图如下框图4所示。

三、理论分析与设计

（1）差模放大倍数及其控制的分析计算

由系统框图可分析系统对输入信号的放大倍数为: (2)其中，Ac是前级放大器的放大倍数，ADAC是衰减器的衰减率。

仪表放大器AD620（如图5）的两个内部增益电阻为,其增益（3）,的取值决定了前级差摸放大倍数。

本系统的控制由单片机完成，任一输人信号都将在前后级放大的基础上再经中间级数控衰减器才得到最终的放大倍数。首先是在前级放大器的控制上。在仔细考虑题目要求的基础上，我们将仪表放大器AD620按要求分为三个控制段，分别对1～10 V,0.1～1V和小于0.1 V的三个不同电压等级的输人信号进行控制模拟开关切换

以实现不同的放大倍数。按分析，规定的 图5

电压等级	前级放大倍数	实际放大倍数
1～10 V	1.024	1～10
0.1～1V	10.24	1～100
小于0.1 V	102.4	1～1000

放大倍数为（由于要求最后输出信号不超过10V，因此对大信号的放大倍数是很小的）下表所示： 表1

在衰减器电路中，由一片D/A构成的控制器在单片机的控制下对用户预置的放大倍数作出响应。由于前级放大器已经作了相应的放大，后级×10放大电路又作了同样的10倍放大，所以只要调整相应的衰减率就可得到要求的放大倍数。因此我们用的12位DAC，数字量每改变一个bit,该模块的衰减就变动4/4096,完全可以实现题目要求的步距为1的指标。例如要求得到203倍的放大倍数，只要812/4096的衰减、就可得到102.4×10×812/4096＝203的放大倍数，也就是说，只要给DAC7811置数OCBH(203D）就可以了。又如要放大50倍，则做2000/4096的衰减，就有10.24×10×2000/4096=50的放大倍数。