摘 要 随着科技的进步，可编程电子器件的使用越来越多，涉及各行各业。在工业控制领域，对增益的控制决定着工业生产的质量和效率。本文详细的介绍了可编程器件在自动增益控制上的应用，整个自动增益系统的核心是可编程器件，结合外围电子器件，比如运放、电位计、模数转换器实现对增益的自动控制。整个增益系统的采样、对比和调节的过程全部由可编程器件内部的软件自动完成，非常快速、省力、可靠。
　　【关键词】可编程器件 自动增益 运放
　　1 引言
　　随着电子技术的发展，电子技术的使用也越来越广泛，在一些对精确度有要求的电路上，增益的控制是必不可少的。另外，随着工业的发展，在工业生产上，对生产的控制也离不开增益。自动增益系统在电子技术和工业行业迅速发展，在这种环境下，专门的自动控制增益系统也开始出现。实现自动增益的方法有很多种，在本文中，我们采用当先最流行的可编程控制器对增益进行控制。采用可编程器件来自动控制放大电路的电阻阻值，达到控制信号放大的目的，从而模拟实际增益的自动控制。
　　2 自动增益控制的实现方案
　　本文的自动增益控制系统是由四个部分组成的：滤波电路、放大器电路、 ad转换电路和cpld控制电路。
　　首先把输入信号（模拟信号）经过运算放大电路进行放大，然后在经过a/d转换电路转换成数字信号，将转化后的数字信号输入到可编程控制器件，可编程控制器件内部有专门设定的数字比较程序，将当前的输入信号值和理论值进行匹配比较。如果输入信号值比理论值大，就说明输入信号不符合理论输入的范围，需要减小输入信号的大小。可编程器件通过内部的程序经过spi接口电路控制电位器，减小阻值，从而将输入信号变小。反之，若是输入信号和理论值相比偏小，就通过可编程控制器控制电位器电阻，是输入信号变大，已达到理论输入值的范围。
　　2.1 系统的放大电路模块
　　放大器电路部分由运算放大器和电阻组成。采用op37和ad5263外加电阻r11、r9构成了最基本的放大电路，其中ad5263是数字电位器，其值得大小可以由可编程控制器控制，不同的值对应着不同的放大倍数。由于ad5236有很多不同的型号，不同的型号具有不同的阻值范围，本系统中选用的是阻值在0-20k的ad5236器件。放大模块中好包含控制端口spi用来接受可编程控制器的控制信号。
　　2.2 自动增益系统的a/d转换模块
　　本模块的作用是输入信号（模拟信号）经过放大后，把放大后的模拟信号转换成数字信号，因为在可编程控制器中只能处理数字信号，所以必须把输入信号数字化。具体的电路图如图2.0所示，其中模块的核心是ad9221，ad9221是一个12为的模数转换器件。其中，clk引脚控制着转换的速度，otr为范围溢出输出端，vrf为参考电平2.5v的输出端。整个电路的功能就是把-2.5v-+2.5v的输入电压信息转换成0-5v的电压信号。
　　2.3 自动增益系统的核心模块——cpld可编程控制部分
　　可编程控制器的种类非常繁多，比较常用的有intel的c51和altera公司的epm1270。本系统选用的是epm1270，整个系统的控制程序采用vhdl语言实现，主要包括采样程序、比较程序、增益控制程序、spi接口程序等等。其中比较重要的是clk的设计，由于整个系统采用一个时钟源，可编程控制器和a/d转换器的时钟频率又不一样，所以在主程序中一定要计算好每个器件的时钟频率，保证各个模块正常衔接。
　　2.4 自动增益系统的溢出处理
　　本系统使用了a/d转换模块，a/d转化器的参考电压和输入电压都有一定的范围，超出了这个范围就属于无效输入，为了保证系统的稳定性必须考虑到有无效输入的存在。在本程序中，如果输入电压高于5v，otr引脚会有溢出输出信号，同时，转化后的数据的最高位为“1”。同理，当输入电压小于0v时，otr引脚也会有溢出信号，转化后的数据的最高位为“0”。为了以后的程序方便比较，本程序将5v的溢出转换数据设置为0xff，将0v的溢出转换数据设置为0x00。
　　3 结束语
　　本文提出了一种简单的增益自动控制方法，大大简化了之前的控制电路，具有使用方便，安装方便，实用性强的特点，为以后的大范围推广做好了铺垫。
　　参考文献
　　[1]潘松，黄继业.eda技术实用教程[m].北京：科学出版社，2005.
　　[2]谭会生，瞿逐春.eda 技术综合应用实例与分析[m].西安：西安电子科技大学

出版社，2006.
　　作者单位
　　苏州信息职业技术学院 江苏省苏州市 215200