寬帶直流放大器的設(shè)計與實現(xiàn) 原創(chuàng)論-文庫吧
2025-05-14 09:33 本頁面
【正文】 本 系統(tǒng)可以劃分為 三大 主要 模塊： 信號放大模塊 、 控制模塊 和人機交互模塊 。 信號放大模塊 方案一： 選用結(jié)電容小， fT 高的晶體管，采用多種補償法，多級放大加深度負反饋，以及組合各種組態(tài)的放大電路形式，可以組成各種優(yōu)質(zhì)的寬帶放大器，而且成本較低。但若要全部采用晶體管實現(xiàn)題目要求，有一定困難，首先高頻晶體管配對困難，不易購買；其次，理論計算往往與實際電路有一定差距，工作點不容易調(diào)整；而且，晶體管參數(shù)易受環(huán)境 影響， 波動較大， 影響系統(tǒng)總體性能。另外，晶體管電路增益調(diào)節(jié)較為復(fù)雜，不易實現(xiàn)題目要求的增益可調(diào)。 方案二： 利用多級放大器直接 級聯(lián) 實現(xiàn)全帶寬信號 放大。采用 TI公司的三種高速運算放大器 OPA84VCA810和 THS3001構(gòu)成直接程控放大器。其中， VCA810是 TI公司的一種高增益可調(diào)節(jié)寬帶壓控放大器，具有高增益調(diào)整范圍，低噪 聲 、 高帶寬和高增益精度等特點。它的增益連續(xù)可 控 ，可調(diào)范圍 80dB，增益精度 達 +/，信號帶寬 35MHz。 另外， VCA810 提供了精密的可調(diào) dB/V 增益特性 ,AGC回路能用增益 控制電壓作為接收信號強度指示器 ,有極好的精確度 . 故此，我們采用方案二。 控制模塊部分 方案一： 主控制器選擇 TI公司的 MSP430F149，該單片機具有低功耗，強大的數(shù)據(jù)處理和運算能力，豐富的外圍模塊，穩(wěn)定的系統(tǒng)工作狀態(tài)和方便有效的開發(fā)環(huán)境等優(yōu)點。但是考慮到成本的問題和系統(tǒng)控制模塊的簡單化，我們放棄了這一方案。 方案 二 ：采用傳統(tǒng) 80C51作為控制核心。該方案不僅價格低廉，使用簡單，而且功能較齊備，運行速度適中，控制相對簡單，在外擴設(shè)備的協(xié)助下，完全可滿足該題目的設(shè)計要求。故我們采用了這一方案。 顯示模塊 方案一：采用數(shù)碼管顯示。其亮度高、體積小， 編程較容易，資源占用較少。 但顯示的信息簡單、有限，無法實現(xiàn)本系統(tǒng)中 模式選擇、 漢字顯示 等 功能。 方案二：采用液晶顯示器（ LCD） 。 液晶顯示屏（ LCD）具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，而且 顯示信息豐富、擁有較好的人機界面和強大的顯示功能 ，通過它可以顯示控制方式 選擇 及顯示輸出效果 。 基于功能考慮 ，我們采用方案二。 本系統(tǒng)中， 采用了液晶顯示屏 LCD1602，以顯 示放大增益及輸出電壓， 便于測試人員及時的控制 。 系統(tǒng)分析與理論計算 帶寬增益積 帶寬增益積（ GBP）的公式如下： | ( ) |G BP a jf f?? ()ajf 是頻率的函數(shù)。當 bff?? （ bf 為開環(huán)帶寬）， GBP 是一個常數(shù)，且為 tf （當 增益下降到 1 時所對應(yīng)的頻率點稱為單位增益帶寬，用 tf 表示）。 3 上式表明： 運算放大器的帶寬與頻率成反比。頻率越高，運放 增益就會下降。由此發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計高速運算放大器時，需要關(guān)注此指標 ，在保證放大增益的同時盡最大 可能獲取更好的帶寬性能 。 增益計算 選用 TI公司的 VCA810作為壓控增益的主要部分，其增益與電壓的關(guān)系為 ( ) 40 ( 1)CG dB V dB? ? ? ? 其中 02CVV? ?? ,當 0CV? 時， ( ) 40G dB dB?? ,當 2CV ?? 時， ( ) 40G dB dB? 。這樣增益的變化范圍為 40dB～ 40dB， 在 隔離 放大部分， OPA842的增益設(shè)定為 20dB ，即放大 10倍。后一級 THS3001的增益大約 20dB，所以總的增益為 0dB～ 80dB。 通頻帶內(nèi)增益起伏控制 為了實現(xiàn)對頻帶內(nèi)增益起伏的控制，需要使用數(shù)字 AGC來實現(xiàn)。 其控制方法如下： 設(shè)定放大倍數(shù)為某一值，由此計算出理論出現(xiàn)的信號 幅度 ， 再由單片機控制 AD采集實際信號的 幅度 大小，并與理論值比較，并 不斷進行調(diào)整，實現(xiàn)通頻帶內(nèi)增益起伏控制。 調(diào)零電路的設(shè)
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