基于ad603程控寬帶放大器的設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-23 13:38 本頁(yè)面
【正文】 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 摘 要 本設(shè)計(jì)是采用 AD603 可控增益放大器芯片設(shè)計(jì)的一款高增益，高寬帶直流放大器，采用兩級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路了，提高了放大增益，擴(kuò)展了通頻帶寬，而且具有良好的抗噪聲系數(shù)，采用 AT89S52 芯片控制數(shù)模轉(zhuǎn)換 (DAC0832 芯片 )進(jìn)行程控放大控制，在 0— 20MHz 頻帶內(nèi)，放大倍數(shù)在 040dB 之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，增益起伏為 1dB。系統(tǒng)具有鍵盤(pán)輸入預(yù)置，增益可調(diào)和液晶顯示，具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用能力。 關(guān)鍵詞： AD603,AT89S52,DAC0832，程控放大器，高增益放大器 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 方案論證及比較 總體方案框圖 本系統(tǒng) 原理方框圖如圖 1所示。本系統(tǒng)由前置放大器、中間放大器、末級(jí)功率放大器、控制器、鍵盤(pán)及穩(wěn)壓電源等組成。其中前置放大器、中間放大器、末級(jí)功率放大器構(gòu)成了信號(hào)通道。 圖 1 系統(tǒng)原理框圖 增益控制部分 方案一 原理框圖如圖 2所示 ， 場(chǎng)效應(yīng)管工作在可變電阻區(qū)，輸出信號(hào)取自電阻與場(chǎng)效應(yīng)管與對(duì) V’的分壓。采用場(chǎng)效應(yīng)管作 AGC 控制可以達(dá)到很高的頻率和很低的噪聲，但溫度、電源等的漂移將會(huì)引起分壓比的變化，用這種方案很難實(shí)現(xiàn)增益的精確控制和長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。 圖 2 場(chǎng)效應(yīng)管放大器電路圖 方案二 采用可編程放大器的思想，將輸入的交流信號(hào)作為高速 D/A 的基準(zhǔn)電壓，這時(shí)的 D/A 作為一個(gè)程控衰減器。理論上講，只要 D/A 的速度夠快、精度夠高就可以實(shí)現(xiàn)很寬范圍的精密增益調(diào)節(jié)。但是控制的數(shù)字量和最后的增益 (dB)不成線性關(guān)系而是成指數(shù)關(guān)前置放大器 中間放大器 末級(jí)放大器 鍵盤(pán) 51 單片機(jī)控制器 Ui Uo 穩(wěn)壓源 220V 50HZ 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 系，造成增益調(diào)節(jié)不均勻，精度下降。 方案三 使用控制電壓與增益成線性關(guān)系的可編程增益放大器 PGA，用控制電壓和增益（ dB）成線性關(guān)系的可變?cè)鲆娣糯笃鱽?lái)實(shí)現(xiàn)增益控制（如圖 3）。根據(jù)題目對(duì)放大電路的增益可控的要求 ,考慮直接選取可調(diào)增益的運(yùn)放實(shí)現(xiàn) ,如 AD603。其內(nèi)部由 R2R梯形電 阻網(wǎng)絡(luò)和固定增益放大器構(gòu)成 ,加在其梯型網(wǎng)絡(luò)輸入端的信號(hào)經(jīng)衰減后 ,由固定增益放大器輸出 ,衰減量是由加在增益控制接口的參考電壓決定 。而這個(gè)參考電壓可通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算并控制 D/A 芯片輸出控制電壓得來(lái) ,從而實(shí)現(xiàn)較精確的數(shù)控。此外 AD603 能提供由直流到 30MHz 以上的工作帶寬 ,單級(jí)實(shí)際工作時(shí)可提供超過(guò) 20dB 的增益 ,兩級(jí)級(jí)聯(lián)后即可得到 40dB 以上的增益 ,通過(guò)后級(jí)放大器放大輸出 ,在高頻時(shí)也可提供超過(guò) 60dB 的增益。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是電路集成度高、條理較清晰、控制方便、易于數(shù)字化用單片機(jī)處理。 圖 3 可 變 增益的運(yùn)放 放大器電路圖 綜上所述，選用方案 三 ，采用集成可變?cè)鲆娣糯笃?AD603 作增益控制。 AD603 是一款低噪聲、精密控制的可變?cè)鲆娣糯笃鳎瑴囟确€(wěn)定性高，最大增益誤差為 ，滿足題目要求的精度，其增益（ dB）與控制電壓（ V）成線性關(guān)系，因此可以很方便地使用 D/A 輸出電壓控制放大器的增益。 功率輸出部分（末級(jí)功率放大器） 兩片 AD603 級(jí)聯(lián)構(gòu)成放大器，可對(duì)不同的大小的輸入信號(hào)進(jìn)行前級(jí)放大。由于 AD603的最大輸出電壓較小，所以需要前級(jí)放大信號(hào)需經(jīng)過(guò)后級(jí)放大達(dá)到較高的輸出有效值。 方案 一 ： 使用集成電路芯片。使用集成電路芯片電路簡(jiǎn)單、使用方便、性能穩(wěn)定、有詳細(xì)的文檔說(shuō)明?？墒穷}目要求輸出 3V 以上有效值 ,而在電子市場(chǎng)很難買(mǎi)到這樣的芯片 ,武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 而我們買(mǎi)到的如 AD811,HA2539 等芯片 ,雖然輸出電壓幅度能滿足要求 ,但是很容易發(fā)生工作不穩(wěn)定的情況。 方案二 ： 使用分立元件自行搭建后級(jí)放大器。使用分立元件設(shè)計(jì)困難 ,調(diào)試繁瑣 ,可是卻可以經(jīng)過(guò)計(jì)算得到最合適的輸入輸出阻抗、放大倍數(shù)等參數(shù) ,電阻電容可根據(jù)需要更換 ,在此時(shí)看來(lái)較集成電路靈活。
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