程控增益放大模块的使用.docx
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程控增益放大模块的使用
程控增益放大模块的使用
学号2015212822
学生姓名张家梁
专业名称应用物理学(通信基础科学)
所在系(院)理学院
指导教师韩康榕
2017年1月6日
程控增益放大模块的使用
张家梁
(北京邮电大学,北京100876)
摘要:
实验中使用程控增益放大模块,核心部分为由串行接口乘法数模转换器DAC8802芯片组成的程控放大和衰减部分。
对开发板烧录好程序后通过显示模块的滚轮调节码值,并且可选择将外部信号或者程控放大衰减信号作为输入,通过TPA2005D芯片得到音频输出信号,具体可通过示波器进行波形的比较和分析。
关键词:
程控放大和衰减;音频输入输出;双踪示波器;数模转换
TheUseofProgrammableGainAmplificationModule
JiaLiangZhang
(DepartmentofAppliedPhysics,Beijing,BJ10,China)
Abstract:
Experimentusingprogrammablegainamplificationmodule,thecorepartoftheserialinterfacebythemultiplierDAC8802DACchipcomposedofprogrammableamplificationandattenuationpart.Aftertheprogrammingboardtoburntheprogramthroughthedisplaymoduleofthewheeladjustmentcodevalue,andcanchoosetouseanexternalsignalorprogram-controlledamplificationoftheattenuationsignalasinput,throughtheTPA2005Dchipaudiooutputsignal,thewaveformcanbecomparedthroughtheoscilloscopeandanalysis.
Keywords:
Programmableamplificationandattenuation;Audioinputandoutput;Dualtraceoscilloscope;
Digital-analogconversion
引言
程控增益放大器是一种放大倍数由程序控制的放大器,在多通道多参数空间一个测量放大器,多通道放大器的信号的大小并不相同,都是放大至A/D交换器输入要求的标准是电压,因此对各个通路要求测量放大器的增益也不同。
放大器的交流是由数字信号控制的负反馈电阻完成的。
本实验中使用TI板的程控放大增益模块进行实验的相关应用
1实验目的
1.了解程控放大增益模块的工作原理
2.了解程序工作原理及相关的实验操作
3.使用程控放大增益模块对信号进行放大和衰减
4.对音频输入输出进行了解并理解音频输出功率推动的原理
2实验原理
1.程控增益放大模块
2.实验流程图
3.SSI通信
程序代码及分析不再赘述,程序传输中使用ROM_SSIDataPut就可完成数据发送,发送的数据格式地址+数据即程序中的DAC_AB+val,表示的是使能DAC_A和DAC_B同时使用两个DAC模块,val即为需要发送的数据。
此时同时完成放大和衰减,如果只要单独使用放大或者衰减,则发送数据时自需要变成DAC_A+val或DAC_B+val。
在数据发送完成后需要完成一个LDAC信号线的电平转变,完成DAC8802模块的输出。
3实验步骤
1.程控放大和衰减
实验步骤如下:
内部电路如下所示:
2.音频信号的输入调理
实验步骤如下:
内部电路如图:
3.音频输出功率驱动
实验步骤如下:
4实验数据及处理
1.程控放大和衰减
数据如下所示
DAC—A放大模块:
码值
信号源有效值(V)
输出有效值(V)
理论放大倍数
实际放大倍数
误差(%)
理论放大倍数(dB)
实际放大倍数(dB)
放大分贝的绝对误差
1168
0.217
3.086
14.027
14.221
1.3816%
22.940
23.059
0.119
2032
0.414
3.356
8.063
8.106
0.5369%
18.130
18.176
0.047
3392
0.702
3.403
4.830
4.848
0.3600%
13.679
13.710
0.031
5136
0.937
2.996
3.190
3.197
0.2322%
10.076
10.096
0.020
8000
1.635
3.353
2.048
2.051
0.1350%
6.227
6.238
0.012
10088
2.104
3.419
1.624
1.625
0.0549%
4.212
4.217
0.005
15012
3.122
3.407
1.091
1.091
0.0097%
0.760
0.759
-0.001
DAC—B衰减模块:
码值
信号源有效值(V)
输出有效值(V)
理论放大倍数
实际放大倍数
误差(%)
理论放大倍数(dB)
实际放大倍数(dB)
放大分贝的绝对误差
1072
2.112
0.136
0.065
0.064
1.5830%
-23.6845
-23.8231
-0.139
2000
2.113
0.255
0.122
0.121
1.1377%
-18.2678
-18.3672
-0.099
3536
2.112
0.454
0.216
0.215
0.3976%
-13.3182
-13.3528
-0.035
5056
2.112
0.650
0.309
0.308
0.2685%
-10.2123
-10.2356
-0.023
8080
2.113
1.041
0.493
0.493
0.1013%
-6.14017
-6.14898
-0.009
10096
2.112
1.300
0.616
0.616
0.1105%
-4.20541
-4.21501
-0.010
15032
2.112
1.938
0.917
0.918
0.0145%
-0.74806
-0.7468
0.001
2.音频输入信号的调理
1当输入信号的频率为201.1Hz,幅度为3Vpp时,DAC_IN的波形如下图所示,
幅值为5.84V
2当输入信号的频率为4.25kHz,幅度为3Vpp时,DAC_IN的波形如下图所示,
幅值为5.84V
3当输入信号的频率为27kHz,幅度为3Vpp时,DAC_IN的波形如下图所示,
幅值为4.08V,此时大致到达截止频率,幅值达到最大值的
倍。
3.音频输出功率推动
TIVA开关没有打开时,PA_OUT+和PA_OUT-的波形以及相减的波形如图所示:
将TIVA接通电源,微调滚轮,会得到如下的图像变化:
5思考题
1.R-2R型DAC在程控放大和衰减电路中的作用?
R-2R型DAC是一种数模转换器件,能够将数字信号转换成模拟信号,是整个程控放大电路的核心部分,它起到了程控放大和衰减的作用。
在实验中,当跳线帽接J6时,电路为程控放大电路。
跳线帽接J7时,电路为程控衰减电路。
2.音频放大电路的原理?
与其他放大电路最主要的区别在哪?
音频放大电路只是将音频信号的电压放大,而由于放大器的内阻较大,输出电流较小,故输出功率较小。
其他放大电路例如功率放大电路就会将电流,电压全部放大,从而提高输出信号的功率。
而音频功率放大电路则包括音频放大电路和功率放大电路,从而有足够的功率推动扬声器发声。
3.SPI工作原理?
用途是什么?
原理:
SPI以主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备,需要至少4根线,事实上3根也可以(单向传输时)。
也是所有基于SPI的设备共有的,它们是SDI(数据输入)、SDO(数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。
SDI–主设备数据输入,从设备数据输出;
SDO–主设备数据输出,从设备数据输入;
SCLK–时钟信号,由主设备产生;
CS–从设备使能信号,由主设备控制。
用途:
SPI是由美国摩托罗拉公司最先推出的一种同步串行传输规范,也是一种单片机外设芯片串行扩展接口。
由于SPI(serialperipheralinterface)总线的供应商占用的接口线少,通信效率高,并且支持大部分处理器芯片,因而是一种理想的选择。
SPI最大的特点是由主设备时钟信号的出现与否来确定主/从设备间的通信。
一旦检测到主设备的时钟信号,数据开始传输。
4.信号频率与采样速率之间的关系如何?
若是要较为完整地保存原始信号中的信息,采样速率应遵循奈奎斯特采样定理:
在进行模拟/数字信号的转换过程中,当采样频率fs_max大于信号中最高频率f_max的2倍时(fs_max>2f_max),采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息,一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的2.56~4倍;采样定理又称奈奎斯特定理。
6总结
这次试验中一开始遇到的问题是对工程的导入花费了一定的时间。
烧录完成之后,对于完成程控放大和衰减没有太大的困难,连接好后就能观察到清晰地波形,并且通过万用表对过程中各个点电压有效值的测量后也能够很直观的看出输入输出的相对大小,与使用的放大衰减符合,测量误差也非常小,比较成功。
而实验中遇到的问题是关于音频输出功率推动的实验波形与其他人不同,我估计这种情况出现的原因是接线没有接好,或是跳线帽接错,从而导致类似正弦载波的波形出现,而不是直流载波。
除此之外实验总体比较顺利。
参考文献
[1]TEXASINSTRUMENTS使用手册.
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 程控 增益 放大 模块 使用