1、自动增益控制放大器 -设计文档 一、设计要求 设计 一个根据输入信号及环境噪声幅度自动调节音量的自动增益控制音响放大器。 （ 1） 放大器 输入端 从 mp3 或信号源输入音频（ 100Hz10kHz）信号， 输出端 带 600负载或驱动 8喇叭（ 25W）。 （ 2） 当输入信号幅度在 10mV5V 间变化时，放大器输出默认值保持在 2V 0.2V 内，波动越小越好。 （ 3） 能够显示输入信号幅度大小及频率高低。 （ 4） 能够在 1V3V 范围内步进式调节放大器输出幅度，步距 0.2V。 （ 5） 能够根据环境噪声调整自动调节放大器输出幅度。 二 、系统框图 AD603 放大电路 输入信
2、号 分压电路 功率放大 输出信号 频率幅值检测 液晶显示 按键 STM32 内置 DAC 噪声检测 峰值检波+AD采样 三 、 设计说明 1)系统 说明 本 系统以 AD603 为核心 芯片， 2 片 AD603 级联 ，控制器采用 32 位 的 STM32 作为 主控芯片。因为 AD603 的 输入电压不超过 2 V， 所以先对输入信号进行 5 倍 的衰减，然后送入 AD603的 输入端。同时 ，对输入 信号进行幅值与 频率 的采样，将输入信号通过峰值检波电路 得出 幅值送入 ADC 采样 ， 显示出 幅值。因为 信号 含有负 电压 ，所以利用加法器将输入信号提高，送入 ADC 采样 得出频
3、率，通过频谱显示出来。 输出信号 的采集也与输入信号相同 。 AD603 的 增益与控制电压关系满足 G(dB)=80Vg+20，同时 它的输出 电压 最大不超过 2V，我们设定 AD603 最大 增益时输出 1.5V， 后级加一个 固定 放大倍数为 2 的功放 ，同时可实现功率的放大。 通过 上面的公式可求出稳定在 2V 或者 13V 内 步进可调时的控制电压，进而求出增益。同时 ， 我们加入闭环反馈系统， 通过 检测实际输出电压与预设值的比较，来自动调整增益，达到稳定输出电压的作用。 后级 功率放大 采用 集成功放，同时可放大电压 。 运用 集成 运放电路简单同时带负载能力强。在 AD60
4、3 的 前级与 功放 前级加入电压跟随器，一是用作输入缓冲，二是起到前后级隔离，减小干扰。 2） 模块说明 分压 电路 分压 电路由 一个 4k 与一个 1k 精密 电阻 构成 ，将输入信号衰减 5 倍 ，输入信号幅值变为2mV1V， 这样输入信号小于 AD603 的 最大输入电压，可以 将 输入信号送入 AD603。 检波电路 检波电路采用 精密整流 ， 运用 TL062 运放搭建，通过电容的 充放电 以及 二极管反向截止的特点达到 输出 一直为峰值的目的 。 加法器 电路 因为 输入信号有正有负，当处于负半轴时， ADC 无法进行频率 采样 ， 所以 将 信号整体抬高，使得 完全处于正半轴
5、，从而可以测量。 自动增益电路 自动增益控制放大器 采用 AD603 作为 程控增益芯片，由 2 片 AD603 级联 。总增益控制范围为 84 .28dB ( 4 .2 1 4 x 2)。在级联应用中 , 有两种增益控制连接方式 , 即顺序控制方式和并联控制方式。我们 采取并联控制方式。 两片 AD603 级联的并联控制方式是将两级的正增益控制输入端 （ GPOS） 以并联形式由一个正电压 Vc 驱动 , 而两级的负增益控制输人端 (GNEG) 以并联形式加一个稳定的电压 , 即VG1=VG2, 于是两级的增益同步变化 ,并联控制方式在线性范围内的控制能力为 80dB/v, 即在较小的控制电
6、压下便可获得较高的增益 , 其总增 益是单片 AD603 的两倍 。 其 增益计算公式为 G(dB)=80Vg+20。 功率放大 功率放大 电路采用 集成功放 TDA2030， 固定 放大倍数为 2。 输出功率 可驱动 2-5W 的 扬声器 与 600 的轻负载 液晶显示 液晶 显示采用 TFT 彩屏 ，显示输入输出信号幅值 、 频率与波形，以及频率的频谱。 四 、系统原理图 模拟电路部分 控制器 部分 五 、仿真图 分压 电路 当输入信号 为 5V 时 ，输出为 1V， 达到了前面所说的衰减 5 倍。 同时 加了 电压跟随器，保持信号的稳定。 检波电路 加法器 电路 自动增益 电路 增益 最
7、大时，输入 2mV， 输出 1.5V 由 计算公式可知，当输入最小（ 2mV） ， 输出最大（ 1.5V） 时 ，控制电压约为 2.47V， 因 multisim无法对 STM32 仿真 ，于是模拟 DAC 输出 电压为 2.47V 时 ，得到的波形，与理论值几乎一样。 增益 最 小 时，输入 2mV， 输出 1.5V 由 计算公式可知，当输入最 大 （ 1V） ， 输出最 小 （ 0.5V） 时 ，控制电压约为 1.69V， 得出的波形，误差 大概在 20mV 左右 ，通过软件的反馈，可以进一步缩小误差 。 功率放大 电路 此时 为 AD603 输出 0.5V 后 的 功率 放大电路 ，此时
8、 电压 也被 同时放大两倍 此时 为 AD603 输出 1.5V 后 的 功率 放大电路 ，此时 电压 也被 同时放大两倍 系统仿真 当 输入信号为 5V 时， 输出稳定在 2V， 得出控制电压，加在 AD603 的 控制端上，求得输出信号 接近 2V。 由于 测得 理论 电压得出 的 AD603 输出 信号总比预期信号小，只需在 DAC 输出控制电压时稍稍补偿即可。 当 输入信号为 10mV 时， 输出稳定在 2V， 得出控制电压，加在 AD603 的 控制端上，求得输出信号 接近 2V。 由于 测得 理论 电压得出 的 AD603 输出 信号总比预期信号小，只需在 DAC 输出 控制电压时稍稍补偿即可 。
