【正文】 但幅頻特性下降常緩慢，要達(dá)到 9MHz 時(shí)小于等于 1dB的增益誤差，需設(shè)計(jì) 8階無源濾波，電感值較大、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、制作困難。第4章 系統(tǒng)的電路原理和設(shè)計(jì) 前級跟隨電路設(shè)計(jì)本課題要求正弦信號輸入的有效值在10mV以下，并且頻率達(dá)到10MHz， 放大器的輸入電阻≥50W，所以決定采用超寬帶低噪聲運(yùn)放構(gòu)成電壓跟隨電路，經(jīng)過比較選用OPA642作為前級電壓跟隨的器件。增益的調(diào)整與其自身電壓值無關(guān)，而僅與其差值VG 有關(guān)， 由于控制電壓GPOS/ GNEG 端的輸入電阻高達(dá)50MΩ ，因而輸入電流很小，致使片內(nèi)控制電路對提供增益控制電壓的外電路影響減小。模式三：VOUT與FDBK之間開路，F(xiàn)DBK對COMN連接一個(gè)18uF的電容用于擴(kuò)展頻率響應(yīng)，該模式為高增益模式，其增益范圍為+~+，帶寬為9MHz.在以上三種模式中，增益G（dB）與控制電壓VG的關(guān)系曲線如圖43所示。MAX539是一種采用 5V單電源供電的低功耗電壓輸出型 12位串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器。在MAX539的應(yīng)用中，基準(zhǔn)電壓必須為正，而且基準(zhǔn)電壓值不能大于VDD 2V(如果 VDD為5V，基準(zhǔn)電壓不能大于3V)。MAX539產(chǎn)生控制電壓電路如圖46所示。其中Q為電路的等效品質(zhì)因數(shù)。圖48帶寬可變?yōu)V波電路 末級功率放大電路設(shè)計(jì)要求末級功率電路最大輸出電壓正弦波有效值Vo≥10V，負(fù)載電阻（50177。圖410 BUF634內(nèi)部原理圖其最高輸出電流能達(dá)到250 mA，電壓擺率為2000V/uV，在寬帶模式下最大帶寬能達(dá)到180 MHz，在177。要顯示某個(gè)圖形或漢字就是將相應(yīng)的點(diǎn)陣信息寫入到相應(yīng)的存儲單元中。同時(shí)液晶采用+5V供電，接地為模擬地，要和數(shù)字地分開不然會對液晶顯示產(chǎn)生一定干擾。采用I2C總線方式，與微控制器的接口僅需兩根信號線。圖414 ZLG7290I C接口引腳分布簡圖在圖415中，U17就是ZLG7290。5V和177。注意給數(shù)字器件和模擬器件的供電的電源要分開給出。圖52 系統(tǒng)軟件功能流程圖 液晶顯示部分軟件設(shè)計(jì)顯示點(diǎn)在64*64液晶屏上的位置由行號（line，0~63）與列號（column，0~63）確定。即64*64液晶屏的點(diǎn)陣信息存儲在8個(gè)存儲頁中，每頁64個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)存儲一列(8行)點(diǎn)陣信息。如向左半屏寫數(shù)據(jù)0xFF：WD1=0xFF。（4）清屏（向DDRAM所有地址寫0）顯示一幅新圖片前必須清屏，否則之前顯示的數(shù)據(jù)仍存在于液晶上。每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址識別，無論是微控制器LCD驅(qū)動器、存儲器或鍵盤接口。穩(wěn)壓管VS是為了防止外部高電壓損壞CPU的I2C總線輸出端的內(nèi)部電路。如果連接到總線的器件合并了必要的接口硬件 那么用它們檢測起始和停止條件十分簡便。這個(gè)情況用從機(jī)在第一個(gè)字節(jié)后沒有產(chǎn)生響應(yīng)來表示，機(jī)使數(shù)據(jù)線保持高電平，主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)停止或重復(fù)起始條件，時(shí)序如圖57所示。ZLG7290 的從地址(slave address)為 70H(01110000B)。連擊次數(shù)計(jì)數(shù)器(RepeatCnt)地址02H，復(fù)位值00H。 ZLG7290提供兩種控制方式：寄存器映象控制和命令解釋控制，寄存器映象控制是指直接訪問底層寄存器(除通信緩沖區(qū)外的寄存器)實(shí)現(xiàn)基本控制功能，請參考寄存器詳解部分。執(zhí)行指令00010001B后，DpRamB DpRam0= “4321”。例：DpRamB~DpRam0=“87654321”其中“4”閃爍，ScanNum =5（“87”不顯示）。圖513 寄存器位尋址指令當(dāng)On =1 時(shí)，第S（S2~S0）位置1；當(dāng)On =0時(shí)，第S位清0。圖515 MAX539的接口時(shí)序圖當(dāng)CS為低電平時(shí)，DIN在 SCLK時(shí)鐘信號的控制下，16位數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿送入串行移位寄存器。在單片機(jī)編程時(shí)先把C0H賦給SBUF寄存器，然后再賦FFH。 電路設(shè)計(jì)中遇到的問題及解決方案在本課題中電路越到了一些問題，經(jīng)過認(rèn)真實(shí)踐過找出了切實(shí)可行的解決方案單片機(jī)MSP430在和鍵盤管理芯片ZLG7290連接造成I2C總線信號不穩(wěn)定問題：在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)單片機(jī)在和ZLG7290的連接過程中，時(shí)常會發(fā)現(xiàn)I2C總線信號傳輸會受到干擾。設(shè)計(jì)之初我們沒有注意到這個(gè)問題，在高增益放大時(shí)出現(xiàn)了較明顯的失真，由于AD603本身沒有設(shè)置調(diào)零控制端，所以只能在 AD603 之前再加一級直流偏移調(diào)零電路。測試方法及測試裝置測試條件：室溫25 攝氏度、工頻220V 交流電源；測試儀器：Tektronix TDS210 數(shù)字示波器 盛普 33120A 信號發(fā)生器 10MHZ UNIT 四位半數(shù)字式電壓表輸出噪聲測試 ：將輸入端對地短接，輸出接于示波器查看波形，在 40dB 的增益時(shí)，噪聲的峰峰值小于 300mV，滿足要求。表61 有效值為10mV正弦信號在60dB增益下放大信號0Hz10Hz100 Hz1kHz10 kHz100kHz1 MHz10MHz10mV V表62 0~60dB幅頻特性測試數(shù)據(jù)輸入信號/mV放大倍數(shù)/dB0 ~4MHz帶內(nèi)增益起伏/dB0 ~9MHz帶內(nèi)增益起伏/dB輸出噪聲/mV100101010201030104010501060第7章 總結(jié)與展望 總結(jié)本設(shè)計(jì)偏重于模擬電路處理，得到了很高的增益和較小的噪聲。但噪聲電平滿足題目要求。同時(shí)系統(tǒng)的增益預(yù)置由于采用的DA位數(shù)有限，如果采用更高位數(shù)的DA系統(tǒng)的增益預(yù)置有望能無限接近線性。[6] 趙新民、：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007：3693。[14] ，2008，40(1)：149152。[12] 張博、楊揚(yáng)、190(1)：4548。[4] 李先允、：中國電力出版社，2007：1130。由于實(shí)驗(yàn)室所用的信號源帶寬有限，所用不能準(zhǔn)確測出系統(tǒng)截止頻率。但高增益測試時(shí)（80dB），輸出噪聲達(dá)到 ，波形有些不理想。頻帶測試：帶內(nèi)增益起伏均小于 1dB，3dB截頻點(diǎn)誤差不超過 10%。經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)將數(shù)字地與模擬地利用磁珠隔離，將單片機(jī)數(shù)字系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)電源分開提供，防止數(shù)字系統(tǒng)的干擾進(jìn)入模擬系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)后級增益較大時(shí)，放大后的回波信號直流電位會大大偏離零點(diǎn)，導(dǎo)致輸出信號波形的上半周或下半周被削去一部分，產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真。在功率級，此法可以有效地避免高頻輻射；所有信號耦合用電解電容兩端并接高頻瓷片電容以避免高頻增益下降；使用同軸電纜，輸入級和輸出級使用BNC接頭，輸入級和功率級之間用同軸電纜連接。MSP430F169單片機(jī)數(shù)據(jù)串行輸出采用方式 0 ，RXD端輸出數(shù)據(jù) ， TXD端輸出移位脈沖。這16位串行數(shù)據(jù)可隨串行時(shí)鐘進(jìn)入DAC。執(zhí)行指令01000001B后，DpRamB~DpRam0=“216543”，“3”閃爍。(3) 循環(huán)左移指令如圖511所示。圖59 左移指令該指令使與ScanNum相對應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)和顯示屬性（閃爍）自右向左移動 N 位（（N3~N0）+1）移動后，右邊N位無顯示，與ScanNum不相關(guān)的顯示數(shù)據(jù)和顯示屬性則不受影響。復(fù)位值00H ~00H。Key表示被壓按鍵的鍵值。在這種傳輸中，可能有不同的讀寫格式結(jié)合。主機(jī)然后產(chǎn)生一個(gè)停止條件終止傳輸或者產(chǎn)生重復(fù)起始條件開始新的傳輸。此時(shí)的起始條件S和重復(fù)起始 Sr 條件在功能上是一樣的。因?yàn)镃PU的I2C總線輸出端口內(nèi)部電路形式為集電極開路（或漏極開路）形式，所以在CPU的I2C總線輸出端必須通過上拉電阻R接+5V電源，為CPU的I2C總線輸出端口的內(nèi)部電路供電。C語言中用到總線操作必須添加頭文件“”，可使用取字模軟件將字符或圖片轉(zhuǎn)為一系列二進(jìn)制數(shù)據(jù)?？砂蠢ㄌ杻?nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化。即0xF5FF。每列中的8行點(diǎn)陣信息構(gòu)成一個(gè)8bits二進(jìn)制數(shù)，存儲在一個(gè)存儲單元中。圖51 系統(tǒng)軟件總體功能框圖系統(tǒng)軟件要完成增益和帶寬的設(shè)定和顯示功能，同時(shí)還要控制DA給出設(shè)定的電壓值和帶寬選擇信號。5V和177。圖中的J1～J8為鍵盤接口。但是，如果采用硬件I2C總線，則通信波特率可以更高，因?yàn)橛布蘒2C的總線競爭和同步邏輯，是軟件無法模擬的。其中有 8 只按鍵還可以作為功能鍵使用，就像電腦鍵盤上的 Ctrl、Shift、Alt 鍵一樣。其中5位命令控制端口和8位數(shù)據(jù)口與單片的數(shù)據(jù)端口相連。每個(gè)顯示點(diǎn)對應(yīng)一位二進(jìn)制數(shù)，1表示亮，0表示滅。如果用單片的OPA603達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，所以根據(jù)BURRBROWN公司應(yīng)用手冊中介紹，使用寬帶高壓運(yùn)放OPA603和高速緩沖器和BUF634配合，加入適當(dāng)?shù)姆答仯纯煽梢蕴峁╇妷涸鲆婧碗娏鞣糯?，從而達(dá)到題設(shè)的要求。當(dāng)截止頻率為5MHz時(shí)R=R1=R2=1kW， C=C1=C2=15pF。該電路的參數(shù)關(guān)系為：R=R1=R2，C=C1=C2。其輸入數(shù)字量和輸出電壓的關(guān)系如表41所示。局可使 DACs輸出電壓和基準(zhǔn)電壓同極性。設(shè)計(jì)電路如圖44所示。根據(jù)放大器的增益關(guān)系式，選取合適的REXT，可獲得所需要的模式一與模式三之間的增益值。圖41 OPA642前級跟隨電路 壓控運(yùn)放AD603原理與電路AD603 的簡化原理框圖如圖42所示， 它由無源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益放大器三部分組成。地線在電路板焊的盡量粗，來過濾掉電路中的低頻諧波和高頻分量。運(yùn)放實(shí)測表明，176。首先：電阻熱噪聲由導(dǎo)體中電子的不規(guī)則運(yùn)動產(chǎn)生。根據(jù)資料使用 OPA603 的幅頻響應(yīng)如圖32所示，在通頻帶內(nèi)的最大起伏為 。使用12位的TLV5618，配合最大誤差為高精度 + 電壓基準(zhǔn)源MAX6161，可以使 DA 輸出最大電壓起伏對應(yīng)的增益起伏為 ?？傮w電路設(shè)計(jì)如圖5所示，由于AD603輸出的電壓有效值有限為2V，所以當(dāng)增益為60 dB時(shí)，電壓增益分配為前級緩沖為0 dB，第一片AD603的增益為20 dB，AD818的低通濾波器的增益為4 dB，第二片的AD603的增益為20 dB，末級的功率放大增益為16 Db，這樣電路的總體增益為60 dB，輸出的電壓有效值可以達(dá)到10V，總體電路框圖如圖31所示。比較方案一和方案二覺，方案一控制簡單而且比較穩(wěn)定，但是本課題要求截止頻率在10MHz，市面上很難買到符合要求的專用濾波器，而且價(jià)格偏貴還要買相應(yīng)的可調(diào)電容相匹配，實(shí)現(xiàn)較難。但是數(shù)碼管顯示內(nèi)容只能是數(shù)字和幾個(gè)特定的字母，顯示內(nèi)容有限，而且在數(shù)碼管用多是占用的單片機(jī)接口過多，浪費(fèi)單片機(jī)的接口資源。但是51單片機(jī)的功耗較大，而且數(shù)據(jù)端口較少，而且受到容量限制，只能完成較簡單的功能。這種方法簡潔，調(diào)節(jié)方便。以AD603為例，單片的AD603可以有40dB的可調(diào)的增益范圍。再用其他電流型運(yùn)放放大至有效值10V。針對上述要求，認(rèn)真考慮實(shí)行方案，認(rèn)為放大器可以分為5個(gè)模塊來設(shè)計(jì)分別是前者緩沖級，中間放大級和帶寬選擇，末級功率放大，增益帶寬控制顯示部分和直流穩(wěn)壓電源。電壓增益AV可預(yù)置并顯示，預(yù)置范圍為0～60dB，步距為1dB；放大器的帶寬可預(yù)置并顯示（在5MHz、 10MHz 兩點(diǎn)）。其次，具有可調(diào)功能，能適用實(shí)際應(yīng)用中的各種需要，具有更大的靈活性。超寬帶LNA與窄帶LNA設(shè)計(jì)有所不同的是：(1)要在超寬帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)輸入輸出匹配；(2)要在帶內(nèi)有平坦的增益。此可知寬帶放大器在通信系統(tǒng)中起到非常重要的作用，對于它的要求也越來越高。利用單片機(jī)及數(shù)字算法控制信號得到了合理的前級放大和精確的放大倍數(shù)，同時(shí)由液晶顯示屏顯示出來。前級緩沖級采用超寬帶高壓運(yùn)放OPA642做電壓跟隨輸入級，中間放大級采用壓控放大器AD60