寬帶直流放大器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)論文(編輯修改稿)
2025-02-12 12:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 設(shè)計(jì)[1]當(dāng)集成運(yùn)放正常工作時(shí)，若將輸入端VI接地，則輸出端UO應(yīng)為零，但由于輸入失調(diào)電壓的影響（電路組成不合理，反饋過(guò)深），在輸入量為零時(shí)，輸出卻產(chǎn)生了一定頻率和一定幅度的信號(hào)，就產(chǎn)生了自激震蕩，因?yàn)檩斎胧д{(diào)電壓是直流參數(shù)，對(duì)直流放大器影響嚴(yán)重，必須加以消除，本系統(tǒng)采用電位器和RC構(gòu)成高增益同向放大器的調(diào)零電路，如圖2所示：基本關(guān)系式為：Utf=[UccR1/(R1+R5)][R3/(R2+R3)]若R1R5, 則Utf=(UccR1/R5)[R3/(R2+R1)]其中Utf表示失調(diào)電壓調(diào)整范圍，電位器選用溫度系數(shù)小的線(xiàn)繞電位器。依據(jù)此公式設(shè)計(jì)出各電阻的阻值，當(dāng)輸入端電壓為零時(shí)，調(diào)整電位器Rp的阻值，使輸出端電壓為零，消除因自激震蕩產(chǎn)生的電路不穩(wěn)定狀態(tài)。圖2 調(diào)零電路 RC濾波器的應(yīng)用為了增加A/D轉(zhuǎn)換器輸入電壓的穩(wěn)定性，峰值檢波電路的輸出電壓先經(jīng)過(guò)濾波器濾波，再接入A/D轉(zhuǎn)換器的輸入引腳。這個(gè)濾波器是由RC電路結(jié)合OPA300運(yùn)算放大器形成的有源RC濾波器。該濾波器有效地濾除了干擾信號(hào)，使輸入的有用信號(hào)更為穩(wěn)定，更加精確。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大模塊主要由緩沖隔離電路、壓控增益電路和固定增益電路組成，如圖3所示。THS3001VCA810OPA842 圖3 信號(hào)放大電路 緩沖隔離電路（芯片OPA842） 功能說(shuō)明：待放大的輸入電壓里面含有噪聲和其他干擾因素，必須經(jīng)過(guò)隔離濾波以后才能輸送到下一級(jí)放大電路進(jìn)行有效的放大， 此處由芯片OPA842及其輔助電路構(gòu)成運(yùn)算放大電路電路，提高了輸入阻抗，對(duì)小信號(hào)進(jìn)行放大，并完成電路隔離和阻抗變換。電位器R31和電阻R21,R3,R22,R4構(gòu)成了調(diào)零電路，消除自激震蕩的干擾，使電路正常放大。C為高頻濾波電容，取C=1uF膽石電容。 壓控增益電路（芯片VCA810）功能說(shuō)明：可變?cè)鲆娣糯箅娐?，主要作用是?shí)現(xiàn)增益可調(diào)及AGC功能，增益控制和AGC功能都由單片機(jī)控制，采用反饋的形式，通過(guò)調(diào)節(jié)控制電壓（Vc）來(lái)控制壓控增益放大器VCA810的放大增益，從而控制正確的輸出。 固定增益電路(芯片THS3001)功能說(shuō)明：?jiǎn)渭兊牟捎们懊娴木彌_隔離電路和放大電路無(wú)法有效的滿(mǎn)足發(fā)揮部分的電壓增益的控制部分，而且VCA810電路應(yīng)當(dāng)為微控制電路，所以在這一級(jí)要加上固定增益電路，以提高放大倍數(shù)，可采用兩級(jí)三極管進(jìn)行直接耦合和發(fā)射結(jié)直流負(fù)反饋來(lái)構(gòu)建，也可直接使用運(yùn)放來(lái)進(jìn)行放大，考慮到用三極管制作使用原件較多，穩(wěn)定性差，且調(diào)試?yán)щy，所以我們采用TI公司的高速增益放大器THS3001來(lái)搭建，它是一個(gè)高速電流反饋運(yùn)算放大器，具有非常快的轉(zhuǎn)換速率，很寬的帶寬，調(diào)節(jié)電位器R12的阻值使的R12/R11=10即增益為20dB，此電路進(jìn)一步增大了放大倍數(shù)，擴(kuò)大了輸出電流，提升了放大器的驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力，提高了輸出電壓幅度。為了精確測(cè)量并顯示輸出信號(hào)的有效值,須加入峰值檢波電路,最簡(jiǎn)單的峰值檢波電路僅僅由一個(gè)二級(jí)管和一個(gè)電容就可組成,但是為了提高精確度,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中采用了由運(yùn)放OP37所構(gòu)成的峰值檢波電路,A1組成一線(xiàn)性半波整流電路,A2組成一加法電路,兩者構(gòu)成一線(xiàn)性全波整流電路,達(dá)到了峰值檢波的要求. 圖4，鍵盤(pán)，LCD，A/D，D/A單片機(jī)控制部分（80C51），
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