宽带直流放大器的设计
宽带直流放大器设计
宽带直流放大器（C题）摘要本系统以两级直接耦合的可控增益放大器AD603为核心，外加跟随器OPA642和电压放大器AD811配合，实现了增益可调的宽带直流放大器。
系统主要由四个模块构成：前置放大电路、可控增益放大电路、后级功率放大电路、单片机显示控制模块。
可控增益放大电路由两级直接耦合的可控增益放大器AD603构成，可实现-20dB到40dB的增益调节范围，配合AD811的固定增益实现0dB到60dB的增益调节范围；后级功率放大电路由高速缓冲器BUF634扩大输出电流，提升放大器的带负载能力。
第二级AD603与固定增益模块间加入直流偏移调零模块，最大限度地减小了整个放大器的直流偏移。
为解决宽带放大器自激问题及减小输出噪声，本系统采用多种形式的抗干扰措施，抑制噪声，改善放大器的定性。
关键词：宽带放大器，可控增益，调零电路，固定增益，功率放大一、系统方案1. 方案比较与选择 （1）可控增益放大方案一：采用可编程放大器的思想，将输入交流信号作为高速DAC 的基准电压，用DAC 的电阻网络构成运放反馈网络的一部分，通过改变DAC 数字控制量实现增益控制。
理论上讲，只要DAC 的速度足够快、精度足够高就可以实现很宽范围的精密增益控制，但是控制的数字量和最后的20dB 不成线性关系而成指数关系，造成增益调节不均匀，精度下降，因此不选用此方案。
方案二：选用两级集成可控增益放大器直接耦合作为增益控制，集成可控增益放大器的增益与控制电压成线性关系，控制电压由单片机控制DAC 产生。
单级集成可控增益放大器AD603具有-10dB 到+30dBdB 的增益控制范围，两级级联后理论上可达到-20dB 到+60dB 的增益控制范围，精度达到0.5dB,带宽90MHz ，可以满足题目指标要求。
采用集成可控增益放大器AD603实现增益控制，外围电路简单，便于调试，而且具有较高的增益调节范围和精度，故采用此方案。
（2）功率放大电路方案一：采用分立元件实现宽带功率放大器，可以实现较大输出电压，但需采用多级高频放大电路，受电路分布参数影响，调试难度大，带宽难以保证，所以不选用此方案。
宽带直流放大器设计
Ｏ 引 言
随着通信技术和微电子技术的发展 ， 宽带放大器在科研应用中起着越来越重要 的作用【 宽带放大器 ” 。 是音响、 有线电视、 无线通信等系统 中必不可少的部分 ， 宽带通信技术 的不断发展对宽带放大器 的要求也 越来越高。 宽带放大器 以低噪声 、 低非线性失真以及 良好的匹配性等特点 ， 成为现代无线接入技术和远程
通信系统中的一类极为重要的放大器圆 。 传统宽带放大器的设计主要采用分立元件 ， 应用场效应管或三极管 ， 采用多级放大电路实现。 由于大 量采用分立元件 ， 电路 比较复杂 ， 工作点难 以调整 ， 增益控制和高带宽均难以实现 ， 尤其增益的定量调节 非常困难。 不可控因素较多造成了调试难度增大。 此外 ， 由于采用多级放大 ， 电路稳定性差 ， 容易产生 自激 现象。 本文采用集成芯片 ＩＡ １ 、 Ｄ ０ 进行可控增益放大 ， Ｎ ２７ Ａ ６３ 设计了一款低噪声宽带直流放大器 。 该方案 电路集成度高 ， 稳定性好 ， 工作点容易调整， 控制方便 。
第 １ 年 ‘ 月 ６卷第３ ３期 ２ １ ００
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
Ｊ Ｒ Ａ Ｆ ＪＡ Ｇ Ｕ Ｔ Ａ ＨＥ Ｓ Ｕ Ｉ Ｅ Ｉ Ｙ Ｏ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ ０Ｕ Ｎ Ｌ Ｏ Ｎ Ｓ Ｅ Ｃ Ｒ Ｎ Ｖ Ｒ Ｔ Ｆ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｉ Ｓ
Ｖｏ ＿６． ． ｌ１ Ｎｏ３
过 Ａ ６ ３ Ａ １ 放大 后接 到负 载 。 Ｄ ０ 和 Ｄ８ １ １１ 压 ／ 转 换 电路 ． 频
为 了能够 自动地连续测量 ０ １ Ｈ 的信号 ， 系统将信号分为高 、 ０ ｚ Ｍ 本 低频两部分 ， 通过压频转换器
收稿 日期 ： ０ ９ １— ２ 修 回日期 ： ０ ９ １ — ９ ２０—２ ０ ； ２０—２２ 基金项 目： 江苏省高等学校大学生实践创新训练计划 项 目； 江苏技术师范学 院青年科研基金资助项 Ｈ（Ｙ ０ ０３ Ｋ Ｙ ７３）
宽带直流放大器
宽带直流放大器摘要：本系统主要由五个模块电路构成：前级放大、中级程控放大、宽带预制、单片机显示与程控模块。
前级放大由电压反馈型放大器OPA820进行小信号放大，中间级由可程控放大芯片VAC810对前级信号进行放大，最后通过低噪声电流反馈型运放THS3091进行功率放大以达到有效值10V的输出。
宽带预置部分由继电器控制滤波部分来达到放大器宽带0~5M，0~10M的预制。
程控模块对放大的0~60dB的程控，宽带的预置与液晶的显示。
关键词：MSP430f449 OPA820 VAC810 THS3091目录一、方案设计与论证 (3)1、增益控制部分 (3)2、低通滤波器部分 (3)3、功率放大部分 (4)二、方案总体描述 (4)三、理论分析与计算 (5)1、增益分配 (5)2、通频带内增益起伏的控制 (6)四、模块电路设计 (6)1、前级放大电路 (6)2、程控放大电路 (7)3、低通滤波电路 (8)4、后级放大电路 (9)5、功率放大电路 (10)6、直流稳压源的设计 (11)五、程序设计 (13)六、测试数据与结果分析 (13)1、通频带测试 (13)2、预制电压增益测试 (14)3、噪声电压测试 (15)七、参考文献 (16)一、方案设计与论证1、增益控制部分方案一：AD603是一款低噪声高增益的压控芯片，AD603增益与控制电压的关系为AG（dB）=40Ug+10，输入控制电压Ug由AD603的1脚输入，控制电压范围为-0.5~+0.5，增益范围为-10dB~30dB。
单片机可以通过D/A（将数字量转换为对应的模拟电压量Ug）来控制AD603的放大倍数。
但是AD603的零漂比较大，顾方案待定。
方案二：VAC810具有宽带低噪声，宽带25MHZ，并且以dB为单位的线性增益的特点，增益控制范围为-40dB~40dB，增益与电平关系为：G（dB）=-40（Vc+1），Vc为VAC810的增益控制电压，范围为-2V~0V。
宽带直流放大器
宽带直流放大器设计报告宽带直流放大器摘要：本设计采用STC89C52RD单片作为其测试和控制核心，能够测试放大前后信号的有效值,通过闭环反馈,实现放大增益的稳定。
本系统用单片机控制模拟开关进行增益程控，控制A/D1100采样，控制数模转换器反馈增益状态，控制LCD数据显示，使整个系统能够协调工作,实现宽带直流放大、稳定增益、增益连续调节的功能，AGC功能，高、低频功率放大。
关键词：宽带直流放大，功率放大，AD1100，AGC1. 系统方案1.1系统基本方案经研究，本系统可以分为以下几个基本系统：处理器，控制放大系统，显示、按统，检波、反馈系统。
通过按键进行频率范围选择，放大增益选择。
经处理器处理后，输出指令，控制放大系统选择正确的放大通道增益。
在输出端设置检波，处理器分析输出信号后，将反馈信号回馈给放大系统，以达到增益稳定的效果。
系统框图构架如图。
图1-1 基本系统框图1.1.1 处理器的选择根据宽带放大器的性能要求，本系统需要处理器辅助的步骤有：测得输入电压信号的频率、根据输入信号频率选择不同的放大通道、将当前的放大状态和放大倍数显示于LCD。
分析可以发现该系统对处理器的要求并高，只要保证能够测得较为精确的信号频率，因此我们决定选用STC51系列单片机，其中一款STC5A6S2自带了0Hz至4MHz测频功能，该处理器既能很好地完成处理任务又可以降低制作成本。
1.1.2 模块方案比较、论证和选择(1) 检波反馈模块：为了得到稳定的放大增益，且达到要求的1dB的波动范围，首先要在输出端设置一个输出信号的幅值检测点，处理分析后合成反馈信号。
方案一：利用AD637作有效值检测，AD637使用简单，且精度较好，但是在我们测试时发现，它的高频响应并不是很好，因此我们试图采用其他的方案。
方案二：在隔除直流的前提下，交流信号的峰值与其有效值呈线性比例关系。
因此可以采用包络电路提取其峰值，经过包络电路后的信号为一直流信号，容易测得。
宽带直流放大器的设计
经比较， 选择方案三。 2、可控增益放大器方案选择 方案一：DAC 控制增益。该方案从理论上讲， 只要D/A 的速度够快、精度够高就可以实现很 宽范围的精密增益调节。但是控制的数字量和 最后的增益（dB） 不成线性关系而是成指数 关系， 造成增益调节不均匀、精度下降， 且 其增益动态范围有限， 故不采用；
3、程控增益控制 AD603的基本增益公式为： Gain（dB）=40VG+10 其中，VG是差分输入电压，单位是V，Gain是 AD603的基本增益，单位是dB。 两片AD603级联，总增益公式为： G（dB）=40VG1+40VG2+20 其中第一级AD603的2脚电压为V12=0.5V，第 二级AD603的2脚电压为V22=1.5V。
宽带直流放大器
一、方案比较与论证
1、滤波电路选择方案 方案一：采用RC 滤波电路， 但RC 滤波衰减 很大； 方案二：采用LC无源滤波器。但是LC无源滤 波器含电感参数设计较复杂； 方案三： 利用高速宽带运放OPA690 设计二 阶巴特沃思滤波器， 其通频带内的频率响应 曲线最大限度平坦， 没有起伏， 而在阻频带 则逐渐下降为零。
3、线性相位 • 线性相位从系统的频率响应来看，就是要求它 的相频特性是一条直线，本系统中，AD603 与AD811均为线性性能很好的增益放大模块， 运放工作在线性状态，滤波器采用线性的无源 梯形网络实现，因此整个放大器系统的相频特 性在通频带内近似于一条直线，可保证系统设 计有较好的线性相位。
4、抑制直流零点漂移 • 由于AD603 有大约20 ～ 30 mV 的输出失调 电压(直流偏移电压) ,当两级AD603 之间采用 直接耦合方式时,前一级AD603 的输出失调电 压会被后一级AD603 所放大。当后级增益较 大时,放大后的信号直流电位会偏离零点,产生 非线性失真。由于AD603 本身没有调零控制 端,所以只能在第1 级AD603 之前再加一级直 流偏移调零电路。
宽带直流放大器
宽带直流放大器一、系统方案论证与选择1、总体方案设计及论证实现宽带直流放大可采用如下两种方案：方案一：采用分立元件与集成器件构建放大电路固定增益部分采用三极管构建多级放大电路，通过调试选择适当的外围器件，达到较高的精度；程控增益部分采用单片机控制模拟开关选择不同的电阻值实现。
要想采用该方案高精度的要求，需要对外围器件进行精确的计算和繁琐的调试，效率很低，系统稳定性差，相位的线性度差，所以不采用该方案。
方案二：整个系统都使用集成器件构成采用低噪声、低漂移、高输入阻抗的宽带运算放大器构建多级放大电路，单片机结合数模、模数转换控制压控运算放大器实现稳定的高精度线性增益控制，功率集成器件实现功率放大输出。
该方案具有温度稳定性好，相位线性度高，增益可控精度高，系统稳定性好，可实现高功率，高质量信号输出，能很好的完成设计要求。
综上比较，本系统采用方案二；结合设计要求：小信号输入、大功率输出，所以采用如图1所示的系统结构输入信号通过采用低漂移、低噪声、高输入阻抗的宽带运算放大器OPA642作为前置电压跟随器实现了输入电阻≥50 的要求，通过单片机线性地控制实压控运算放大器AD603实现增益高精度程控，其放大倍数最大为60dB、通频带为10MHz，将信号放大至1000倍，再经过通频带选择网络实现放大器通频带预置，最后经末级放大器达到输出功率的指标要求。
整个过程中，控制器控制电压增益和通频带带宽的预置输入与显示，实现友好的人机交互。
2、可控增益放大电路方案一、采用增益带宽积大的运算放大器制作多级放大电路。
以OPA842和OP37为例，利用OPA842增益带宽积大的特点，使输入的小信号充分放大，在用OP37或其他高压运放放大至有效值10V。
这种方法采用电位器或者数字电位器连续调节放大倍数，设计简洁，但是要实现数字控制的可控对数增益很不方便。
方案二、采用基于DAC的PGA方法。
可以实现D/A芯片的电阻网络改变反馈电压控制电路增益，其功能类似于电位计。
电子信息工程专业论文宽带直流放大器的设计
宽带直流放大器的设计电子信息工程专业学生：陈朝霞指导老师：许岳兵摘要：本文以TI公司的压控放大器VCA810为核心，外加ADI公司的运算放大器AD8065作前级，采用S T公司的89C52单片机控制系统增益，通过按键实现对小信号放大增益±6dB步进可调，并通过1602液晶实时显示。
系统主要由前级缓冲模块，程控放大模块，人机交换模块，显示模块组成。
整个系统结构简单，性能稳定，操作简单可靠。
关键词：程控放大；VCA810；STC89C521 引言宽带放大器在自动控制系统，电子测量技术，智能仪表等领域应用非常广泛。
传统放大器由分立元件器搭建而成，且有的采用电容级间耦合方式，因此不具有直流放大能力，但在仪器仪表的应用中，也需要对直流信号或者偏置信号进行采集和还原，因此设计一款具有直流放大功能的宽带直流放大器是很有必要的。
而宽带直流放大电路的发展中，为了满足电路的更高性能与控制的便捷性，准确性，程控宽带直流放大电路应时而生。
本文就是对程控宽带直流放大器进行研究。
2 系统方案设计与论证本文所设计的宽带直流放大器基本要求是3dB带宽为0Hz～6MHz；最大增益≥40dB（100倍），增益值6dB步进可调，并实时显示增益；最大输出电压有效值≥3V；负载电阻600Ω。
根据设计功能要求，系统分为信号放大模块，控制模块和人机交换模块。
2.1方案比较与选择方案一：采用分立元件构成，利用高频三极管或场效应管差分对构成多级放大电路，通过负反馈电路来确定增益。
但电路比较复杂，且零点漂移严重，难以实现直流信号的放大。
方案二：采用集成运放芯片级联。
集成运放芯片使用比较简单，但精度高，且集成运放具有高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻等优良性能。
而对于实用的放大电路，通常要求其输入电阻大，输出电阻小，集成运放刚好能满足上述要求。
方案选定：比较上述的两种方案,决定采用方案二。
2.2系统方案描述系统框图如图1所示，系统分为信号处理电路和控制电路两部分。
宽带直流放大器设计方案
图 3-1
2.通频带选择电路
通过单片机一个 IO 口控制继电器，切换 5M 和 10M 通频带，电路如图 3-2 所示。
图 3-2
3．椭圆滤波器
我们使用 Filter Solutions 分别设计了-3dB 截止频率为 5MHz 和 10MHz 的九阶 无源椭圆滤波器。 并通过仿真软件对电容电感值做调整。 图 3-2 分别为 5MHz 和 10MHz 的椭圆滤波器电路及其幅频特性曲线图。
2.中间增益放大级方案论证
方案一：采用三极管构成多级放大电路
若用分立元件构成 60dB 放大器，则须采用三极管构成的多级放大器。此方案 有选材方便和成本较低的优点，但是选择性能合适的三级管比较费时间，选择合适 的三极管配对组合更是不容易，并且题目给出的指标较高，三级管构成的多级放大 器容易引起更多的干扰，影响放大质量。此外，晶体管构成的多级放大电路不易实 现大范围的增益连续可调，这是相比于集成运算放大器的又一大缺点。所以，我们 对下一种方案进行论证。 方案二：使用集成运放 OPA620 构成 2 级放大 单个 OPA620 的增益可调范围为 -20bB — +20dB ，采用两级相连，则可以实 现-40dB-+40dB 的可调范围。从厂商的数据手册可以看出，OPA620 外围电路简单， 容易操控，通频带内增益起伏小于 0.05dB，且放大效果较好。但是若要求实现提高 部分 0-60dB 全范围的连续可调，两级 OPA620 放大则不能达到题目要求。 方案三：使用低噪声增益可控放大器 AD603 使用两级 AD603 构成的增益可调放大电路。 AD603 是主要用于 RF 和 IF AGC 系统的低噪声可调增益放大器， 它具有引脚可 编程增益功能，可以使用一个外部电阻设置增益范围内的任何增益子范围，控制接 口可以输入差分电压，也可以输入单端的正控制或负控制电压，使用十分方便。单 级 AD603 便可以实现 0-40dB 的电压放大， 且该增益范围内有 30MHz 的频带宽， 性 能优异，如果采用两级连放，理论上可以实现 0-80dB 的增益可调范围，能满足题目 要求。其次，AD603 构成的增益可控放大电路有很大的提升空间，可以通过电位器 获取基准电压进行手动控制，通过模拟开关连接电阻器实现增益程控，通过单片机 配合 DAC 模块实现不同精度的增益数控。 所以比较上述两种方案，AD603 与 OPA620 相比，容易实现增益数控，AD603 有更高的性价比，我们最终选择方案三。
宽带直流放大器设计报告
宽带直流放大器（杨秋云）组员：李华卫毛丽君杨秋云肖茜雯谭平平摘要：本作品以STM32F103VET6为控制核心，采用宽带放大芯片LMH6624和压控放大器VCA810结合方式，实现了设计中可调增益的要求；采用低噪声电流反馈运放THS3091芯片实现了10V有效值输出的功率放大；在系统设计中，采用了合理的阻抗匹配，规范的线路布局和有效的散热设置，并且综合考虑了去耦、滤波，以及使用同轴电缆屏蔽干扰，降低功耗，减少了高频信号的噪声和自激，全面提高了系统的稳定性。
经测试，指标达到设计的要求。
关键词：STM32F103VET6 LMH6224 VCA810 THS3091一、方案论证与选择1、前级放大模块方案一：采用三极管和各分立元件构成前级放大器。
实现不小于22dB的增益，本方案成本低，但电路复杂，调试繁琐，且电路稳定性差，容易产生自激现象。
方案二：采用集成芯片。
采用放大器LMH6624做前级放大的核心器件，具有低噪声、低功耗、高性能的优点。
所以我们采用此方案。
2、可控增益放大模块方案一：采用场效应管控制增益实现。
采用单片机控制场效应管工作在可变电阻区，利用其电压与电阻的线性关系实现增益的控制，但由于大量分立元件的引入，使得电路复杂且稳定性差。
方案二：采用程控放大器VCA810实现。
因为VCA810的可调范围-40dB~+40dB，那么可直接采用VCA810作为放大的中间调节级对已进行小倍数放大的信号进行再次放大或衰减。
更有一点就是VCA810具有宽带低噪声，并且以dB为单位的线性增益的特点。
该方案方便、稳定，可操作性强，所以采用此方案。
3、低通滤波模块方案一：采用集成芯片实现有源滤波电路。
集成芯片成本较高，而且截止频率难达到设计的要求。
方案二：采用椭圆低通滤波器。
椭圆低通滤波器是一种零、极点型滤波器，它在有限频率范围内存在传输零点和极点。
同样的性能要求，椭圆低通滤波器的通带和阻带都具有等波纹特性，因此通带，阻带逼近特性较好，比其它滤波器所需用的阶数都低，而且它的过渡带比较窄，可以更好的达到设计的要求，所以采用此方案。
宽带直流放大器
宽带直流放大器摘要本宽带直流放大器采用AD603作为系统的核心芯片，它具有改变电压来控制增益的特性，故利用此特性实现放大器的增益控制。
此外AD603能提供由直流到30MHZ以上的工作带宽，并且单级工作时可提供超过30dB的增益，采用两级AD603直接耦合的方式即可实现60dB的增益，在此基础上利用89C51单片机进行运算并控制DAC 芯片输出控制电压加在增益控制接口来改变增益。
并在LED上实现电压增益值、放大器宽带预置值和的显示。
此系统集成度高，可靠、抗干扰能力强，各项指标基本能完成要求。
关键词：AD603 宽带直流放大89C51单片机目录1、总体方案设计与论证 (3)2、系统硬件电路设计 (3)2.1系统框图及说明 (3)2.2 模块电路设计 (4)2.2.1 电源模块电路 (4)2.2.2 增益控制模块 (5)2.2.3 单片机最小系统 (5)3、软件设计 (6)4、系统调试 (7)5、系统功能，指标参数 (7)6、总结 (8)7、参考资料 (8)附录：主要程序函数 (9)1、总体方案设计与论证方案一、采用OP37芯片，这个芯片低噪音，噪音频率只有2.7 Hz，较大的放大倍数并准确放大低频信号等特点，利用电压负反馈电路，通过改变反馈电阻来改变放大器的增益。
但是这种方案，两级控制比较麻烦，外围电路复杂，也不利于调试。
方案二、采用D/A芯片AD7520的电阻网络改变反馈电压进而控制电路增益，这种方法易于实现最大60dB增益的调节，由于AD7520对输入参考电压Uref有一定的幅度要求，为使输入信号在毫伏与伏之间每一数量级都有较精确的增益，最好使信号在到达AD7520前经过一适当的幅度放大调整，通过AD7520衰减后进行相应的放大。
并使前后级增益积为1024，与AD7520的衰减分母抵消，即可实现程控放大。
但AD7520对输入范围有要求，具体实现起来比较复杂，而且转化非线性误差大，带宽只有几千赫兹不能满足要求。
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宽带直流放大器地设计电子信息工程专业学生：陈朝霞指导老师：许岳兵摘要：本文以TI 公司地压控放大器VCA810 为核心，外加ADI 公司地运算放大器AD8065 作前级，采用ST 公司地89C52 单片机控制系统增益，通过按键实现对小信号放大增益±6 dB 步进可调，并通过1602 液晶实时显示.系统主要由前级缓冲模块，程控放大模块，人机交换模块，显示模块组成.整个系统结构简单，性能稳定，操作简单可靠. 关键词：程控放大；VCA810 ；STC89C521 引言宽带放大器在自动控制系统，电子测量技术，智能仪表等领域应用非常广泛.传统放大器由分立元件器搭建而成，且有地采用电容级间耦合方式，因此不具有直流放大能力，但在仪器仪表地应用中，也需要对直流信号或者偏置信号进行采集和还原，因此设计一款具有直流放大功能地宽带直流放大器是很有必要地.而宽带直流放大电路地发展中，为了满足电路地更高性能与控制地便捷性，准确性，程控宽带直流放大电路应时而生.本文就是对程控宽带直流放大器进行研究.2 系统方案设计与论证本文所设计地宽带直流放大器基本要求是3dB带宽为OHz〜6MHz ;最大增益>40dB（100倍），增益值6dB步进可调，并实时显示增益；最大输出电压有效值>3V负载电阻600 Q.根据设计功能要求，系统分为信号放大模块，控制模块和人机交换模块2.1 方案比较与选择方案一：采用分立元件构成，利用高频三极管或场效应管差分对构成多级放大电路，通过负反馈电路来确定增益.但电路比较复杂，且零点漂移严重，难以实现直流信号地放大.方案二：采用集成运放芯片级联.集成运放芯片使用比较简单，但精度高，且集成运放具有高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻等优良性能.而对于实用地放大电路，通常要求其输入电阻大，输出电阻小，集成运放刚好能满足上述要求.方案选定：比较上述地两种方案,决定采用方案二.2.2 系统方案描述系统框图如图 1 所示，系统分为信号处理电路和控制电路两部分.信号处理电路主要由前级缓冲模块、可变增益放大模块组成.前级缓冲模块采用AD8065 电压反馈型芯片.可变增益放大器采用可控增益放大器VCA810. 系统通过STC89C52 实现控制，通过STC89C52 和按键控制DAC0832 地输入数字量，并在LCD1602 上实时显示该放大器地增益.输入信号* 缓冲级■程控增益级输出信号hD/A按键单片机STC89C52_) LCD显示图1系统框图3系统硬件电路设计与实现为了实现放大器电压增益 >40dB（ 100倍），且放大器增益歩进可调，由于总增益比较大，为了更好地增益精度和带宽指标•因此整个系统使用多级放大器级联，且具有压控放大功能•3.1单片机最小系统本文以STC89C52单片机为整个系统控制部分地核心器件，最小系统主要由复位电路和时钟电路构成.单片机最小系统电路图如图2所示.图2单片机最小系统电路图3.2前级放大电路第一级芯片地选择对放大电路性能影响很大.前级以AD8065为核心，AD8065是-具有高输入阻抗，低噪声、亚皮安级输入电流、精密失调、高速等特性地电压反馈型运算放大器.因此，特别适用作前置放大电路.前级采用了同相放大电路，有效地增大了输入阻抗对于电压反馈型放大器，增益带宽积为一个常数.电压反馈型放大器地增益与带宽成反比，若将其用于高增益下，就会牺牲增益精度和带宽指标.为了保证放大电路地性能，增益不宜取太高，第一级放大电路放大倍数固定为20dB （10倍）.电路如图3所示.111.0592MHz一X2 18RST 929ALE ■30-31DB1 1ADB2 2DB3 3DB4 4俨一DB5 5DB6 6DB7 7DB8 8P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11393837363534333221SDA22SCL2324 FMD0D1D2D3D4D5D7P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD2526 DIOLA27DULA28WELA~10P3.011一P3.1 —□C f14 LCDEN15 RS16 WR17RD30pFXTAL1XTAL230pFRST100 0PSENALEEAR3P1.0/T210k P1.1/T2EXP1.4P1.5P1.6P1.2P1.310uFP1.723456789图3前级放大电路及仿真波形3.3压控增益放大电路可控增益放大电路如图4所示•本文选用TI公司地一款低噪声，高带宽，温度稳定性高，高共模抑制比地压控增益放大器VCA810.VCA810采用i5V电源供电，增益控制电压在0V到-2V时，输出增益为-40dB到+40dB.不变地增益带宽35MHz, dB/V增益线性度±).3dB,增益控制带宽25MHZ.VCA810控制电压与增益地函数关系式为：G(dB) = -40 X(VG + 1)dB (1) 因此，只要利用单片机向DAC0832送DIN，在OP07地输出端便可得到所需地控制电压VG,控制VCA810产生可调增益.从而实现VCA810增益-40dB〜40dB可调地.该D/A转换电路地核心器件是DAC0832芯片.DAC0832是8位D/A转换器，转换时间为1 工作电压为+5V〜+15V，基准电压为±10V.它主要由两个8位寄存器和一个8位地D/A转换器组成.DAC0832以电流形式输出，当输出需要转换为电压时，可外接运算放大器图4 VCA810压控增益电路3.4 硬件抗干扰及提高可靠性措施由于放大器具有很高地灵敏度，因此很容易接受外界和内部一些无规则地电信号地影响.解决电路地抗干扰问题主要应从两个方面考虑，一是提高系统本身地抗干扰能力；二是找出强干扰源，这主要是在现场调试中进行地.测试时应注意仪器地摆放，测试仪器（如示波器）地测试线尽量不要与电源线交叉，即使有交叉，也应尽量保持垂直.低频自激振荡是由于放大器各级共用一个直流电源引起地.在系统地每一运放芯片地电源与地之间加有退耦电容，采用大容量电解电容旁边并联一只小电容地电路结构.高频自激振荡主要是由于安装、布线不合理引起地.输入回路地导线和输出回路，电源地导线要分开，不要平行铺设或捆扎在一起，以免相互感应；输入线和输出线不要靠得太近，以免产生正反馈.而对电路板地整体布局来说，元件之间排列应尽量紧凑，信号线尽量走短.并且电源线和地线不要布成环状，否则容易产生高频干扰.4 系统软件地设计与调试4.1 系统主程序本文在软件实现方面采用地是 C 语言，在一定程度上增强了程序地易理解性.系统软件主程序流程图如图 5 所示.上电后对DAC0832 ，LCD1602 及相关变量进行初始化，然后通过扫描按键值相应地改变DAC0832 输入数字量，从而控制压控放大器VCA810 地放大衰减倍数，进而改变整个系统地增益并通过液晶实时显示，达到增益可程控可调地目地. 4.2 按键子程序系统有两个按键，KEY1 为系统增益步进6dB 档位，KEY2 相应地为-6dB 档位.在进行按键程序编写时，运用了状态机和定标思想，先逐步增大DAC 地输出值，利用示波器对实物进行观察并记录数据，最后在软件中建立数组，从而使整个系统地输出更为精确.按键子程序如图 6 所示.4.3系统测试系统采用先仿真后实物验证地方式•首先利用 后再进行软、硬件实物联调，采用定标思想，对 更加稳定，精准.4.3.1测试仪器及环境测试仪器主要有：UNI-T UT54数字万用表，GWINSTEK GOS-1102A-U 数字示波器， SG1005数字合成信号发生器.系统测试是在实验室进行地，环境温度为常温 25C ，无强电磁干扰，由市电 220V 供电，通过自制直流稳压电源转化为犬V 对系统进行供电.4.3.2测试方案及结果(1) 第一级调试从输入端输入峰峰值为 50mV 地正弦波，调节输入信号地频率，用示波器观察输出波 形并记录，测试结果如表1 所示.表1第一级频率特性测试数据频率/KHz 1 10 100 1000 3000 5000 实测VPP/mV510 510 510 510 500 480 增益/dB20.1720.1720.1720.1720.0019.655MHz 3MHz好，在3MHz 以后，系统增益略有下降，这跟该级使用地运放频率特性曲线是稳合地⑵测试DAC0832输入数字量与 OPO7输出电压地关系图5主程序流程图图6按键子程序流程图Proteus 对系统地软件部分进行仿真，然 DAC 输出数据进行了部分微调，使系统该步骤实际为软硬件联调，改变DAC0832输入数字量，用万用表测OP07地输出电压.测试结果如表2所示.表2软硬件联调测试数据由于放大器不能达到理想运放地性能参数，流入反相端地电流不为零，OP07地输出电压和理论值会有差别•故运用定标思想，对DAC0832输入数据量进行微调，使系统更加精确•(3)两级联调从输入端输入峰峰值为50mV地100KHZ地正弦波，调节按键预置放大电路增益，用示波器观察输出波形并记录，测试结果如表3所示•表3增益测试数据从输入端输入峰峰值为50mV地正弦波，系统增益预置为30dB，调节输入信号地频率，用示波器观察输出波形并记录，测试结果如表4所示.表4频率特性测试数据经测试表明，系统在通频带，系统增益基本满足了设计要求，但系统增益不能太高，当达到40 dB时，输出波形略有失真，当增益再增大时，出现自激振荡•经分析可能是因为使用万能板焊接和只做了两级电路•5小结本文以STC89C52单片机和TI 公司提供地高速运算放大器 VCA810为核心，搭建了个用于交直流小信号放大地宽带直流放大器电路•由于宽带放大器普遍存在零点漂移和容易自激等缺点，本文在第一级芯片选择、电源退耦、元器件安装，布线等方面都有研究，尽 量减小上述问题对电路性能地影响，整个电路整洁实效•由于时间和专业知识地限制，本文还有很多需要改进地地方，如缩短连线地长短、在放大电路末级加上功率放大级，提高带 负载能力等•参考文献[1] 冈村迪夫.0P 放大电路设计[M].科学出版社，20074[2] 郑锋，王巧芝,程丽平,张清鹏.51单片机典型应用开发范例大全[M].北京：中国铁道出版社,2009.1.[3] 华成英.模拟电子技术基本教程[M].北京:清华大学出版社,2007. [4] 宋加磊，潘克修，陈斌,夏绪超.高性能宽带直流放大器地设计与实现J].军事通信技术,2010,31 (2)。