1、可编程放大器的背景

可编程放大器是一种通用性很强的放大器，其放大倍数可以根据需要用程序进行控制。采用这种放大器，可通过程序调节放大倍数，使D/A转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度。所谓量程自动转换就是根据需要对所处理的信号利用可编程放大器进行倍数的自动调节，以满足后续电路和系统的要求。

在许多数据采集现场，特别是小信号工业现场的数据采集系统，由于信号源的多样性，常常需要采集系统的前向通道，具有可变的放大倍数，使之能对测量信号进行满量程放大，保证测量精度。因此，多数采集系统的前向通道，需要可编程放大器的支持。目前，采集系统的前向通道，一般采用外接电阻和模拟开关来实现可编程的增益变换，使得编程放大器的放大倍数，级差变化较大，可调整范围较小，对外接电阻的精度要求较高，且需要较复杂的接口电路，给设计和应用带来了诸多不便。根据电子技术理论，利用D/A转换器的特有工作原理，实现一种增益可编程的信号放大电路，是一种较好的和经济的方法，且具有一定的应用和实践意义。

2、可编程放大器的原理

可编程放大器中至为重要的是R-2R电阻网络，如图1所示。这种电阻网络是将8只加权电阻分别与8只开关（它们的通断状态由数据锁存器的输出控制）相串联，再把这8条支路并联起来，作为反相比例电路中的电阻。DAC0832是一种D/A转换器，其内部结构就是这样一种R-2R电阻网络。其转换原理为电阻加权网络，按需求产生不同的加权电压，然后相加得到要转换的模拟电压。

D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。D/A转换器将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量（或参考量）为基准的模拟量，最常见的数模转换器是将并行二进制的数字量转换为直流电压或直流电流，它常用作过程控制计算机系统的输出通道，与执行器相连，实现对生产过程的自动控制。数模转换器电路还用在利用反馈技术的模数转换器设计中。D/A转换器的主要特性指标包括分辨率、线性度、转换精度、温度系数、电源抑制比、工作温度范围、失调误差、增益误差及非线性误差。数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的位权。为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的代码按其位权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字#8212;模拟转换。这就是组成D/A转换器的基本指导思想。

DAC0832由于是一片带双缓冲输入的8位D/A转换器，它具有灵活的数字接口，数字信道具有双缓冲功能，且可单独控制；数字接口逻辑支持5V供电系统，可方便地与微机对接；模拟信道允许正、负15V的动态摆幅，是一种非常通用D/A转换器。设计中将其设计为单缓冲模式，WRl作为编程信号统一控制，该端可作为与机的接口控制信号应用。当且仅当，该信号为低电平时，才可能将由数据线来的数字，写入D/A转换器，否则，D/A转换器处于保持状态，既保持放大器的放大倍数不变。编程信号时序图如图2所示。

除了DAC0832，还要用到的比较重要的器件是80C51单片机。单片机是集成在一个芯片上的计算机，常用来替代微机实现控制系统的在线应用，也可以用单片机代替模拟电路或数字电路，软硬件结合控制可以提高控制系统的技术性能，它的技术含量和防盗能力与PC机相比，能适应较为恶劣的工作环境。在本次设计中，用单片机将产生8位二进制数，由数据线将8位二进制数写入D/A转换器。

放大器的稳定性能取决于外接运算放大器的性能，电路中采用TL084可获得非常稳定的增益，同时采用外部调零电路，对其进行物理调零，以保证放大器的精度。

可编程放大器中缺少不了显示部分，这样可以清晰地将放大倍数显示出来。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5#215;7或者5#215;11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。1602LCD是指显示的内容为16#215;2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。 1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，显示时模块把地址中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到该字符。1602通过D0~D7的8位数据端传输数据和指令。

3、仿真软件Keil和Proteus