C、自动增益控制放大器
1、任务
用运算放大器设计一个电压放大电路，其输入阻抗不小于100kΩ，输出阻抗不大于1kΩ，并能够根据输入信号幅值切换调整增益。
2、要求
1.基本要求
（1）放大器带宽不窄于0~100kHz；放大器具有0.2、0.5、2、5四档增益，
并能够以数字方式切换增益；
（2）测量并显示输入、输出信号幅度及当前放大器增益；
（3）输入一个幅度为0.1~5V的可调直流信号时，要求放大器输出信号电压在
0.5~2V范围内，设计电路根据输入信号的情况自动调整到相应的最大增
益。
2.提高要求
（1）设计自动增益控制放大器，当输入直流信号幅度在0.1~5V变化时，放大
器输出幅度控制在1V±0.2V；
（2）当输入一个频率不超过100kHz、幅值范围为0.1~10V（Vpp）的交流信号
时，要求放大器输出信号电压控制在1V±±0.2V（Vpp）的范围内；
（3）其它创新发挥。
三、评分标准
设 计
| 报 告 | 项目 | 分数 |
| 系统框架与设计思想 | 4 | |
| 理论分析与计算 | 3 | |
| 电路与程序设计 | 6 | |
| 测试方法、测试结果及分析 | 4 | |
| 设计报告结构及规范性 | 3 | |
| 小计 | 20 | |
基本要 求 | 完成第（1）项 | 15 |
| 完成第（2）项 | 15 | |
| 完成第（3）项 | 20 | |
| 小计 | 50 | |
发挥部 分 | 完成第（1）项 | 20 |
| 完成第（2）项 | 20 | |
| 完成第（3）项 | 10 | |
| 小计 | 50 | |
| 总分 | 120 | |
1.增益控制的基本方法。在一定范围内，运算放大器增益主要取决于反馈电
阻与输入端电阻的比值关系。改变增益实质上主要就是改变反馈电阻的阻
值。改变反馈电阻的方法主要有以下几种：
a）采用继电器切换反馈电阻；
b）采用模拟开关切换电阻，但是需注意模拟开关有一定阻值的导通电
阻；需要注意选择模拟开关的电源；
c）借用DAC（数模转换器）内部的电阻网络；
d）其他。
2.检测判断输入信号的方法。因为了输出信号的幅度范围，因此必须根
据输入信号的幅度来决定放大器的增益。检测输入信号幅值有以下一些可
能的方法：
a）对直流信号可以直接通过比较器检测其幅度；
b）对交流信号进行整流、平滑滤波处理，从所得到直流信号值，推算
峰峰值；
c）设计峰值检波电路，直接保持并输出信号的最大值；
d）将输入信号经ADC转换成数字信号后，在FPGA中用数字信号处理的
方法获取峰值。
获得峰值后，可采用多个具有不同阈值的比较器判断信号范围。
3、说明
1.不能使用专用阻抗测量芯片。
2.完成基本要求时，允许使用系统外的信号源；完成提高要求部分2）和3）
时，不得借助系统外信号源。
3.竞赛和测试都使用学生配给的仪器设备。
