寬帶直流放大器的設計與實現(xiàn)原創(chuàng)論文(編輯修改稿)
2025-02-12 12:42 本頁面
【文章內容簡介】 設計[1]當集成運放正常工作時，若將輸入端VI接地，則輸出端UO應為零，但由于輸入失調電壓的影響（電路組成不合理，反饋過深），在輸入量為零時，輸出卻產生了一定頻率和一定幅度的信號，就產生了自激震蕩，因為輸入失調電壓是直流參數(shù)，對直流放大器影響嚴重，必須加以消除，本系統(tǒng)采用電位器和RC構成高增益同向放大器的調零電路，如圖2所示：基本關系式為：Utf=[UccR1/(R1+R5)][R3/(R2+R3)]若R1R5, 則Utf=(UccR1/R5)[R3/(R2+R1)]其中Utf表示失調電壓調整范圍，電位器選用溫度系數(shù)小的線繞電位器。依據(jù)此公式設計出各電阻的阻值，當輸入端電壓為零時，調整電位器Rp的阻值，使輸出端電壓為零，消除因自激震蕩產生的電路不穩(wěn)定狀態(tài)。圖2 調零電路 RC濾波器的應用為了增加A/D轉換器輸入電壓的穩(wěn)定性，峰值檢波電路的輸出電壓先經過濾波器濾波，再接入A/D轉換器的輸入引腳。這個濾波器是由RC電路結合OPA300運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，使輸入的有用信號更為穩(wěn)定，更加精確。3 系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)信號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 信號放大電路 緩沖隔離電路（芯片OPA842） 功能說明：待放大的輸入電壓里面含有噪聲和其他干擾因素，必須經過隔離濾波以后才能輸送到下一級放大電路進行有效的放大， 此處由芯片OPA842及其輔助電路構成運算放大電路電路，提高了輸入阻抗，對小信號進行放大，并完成電路隔離和阻抗變換。電位器R31和電阻R21,R3,R22,R4構成了調零電路，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）功能說明：可變增益放大電路，主要作用是實現(xiàn)增益可調及AGC功能，增益控制和AGC功能都由單片機控制，采用反饋的形式，通過調節(jié)控制電壓（Vc）來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)功能說明：單純的采用前面的緩沖隔離電路和放大電路無法有效的滿足發(fā)揮部分的電壓增益的控制部分，而且VCA810電路應當為微控制電路，所以在這一級要加上固定增益電路，以提高放大倍數(shù)，可采用兩級三極管進行直接耦合和發(fā)射結直流負反饋來構建，也可直接使用運放來進行放大，考慮到用三極管制作使用原件較多，穩(wěn)定性差，且調試困難，所以我們采用TI公司的高速增益放大器THS3001來搭建，它是一個高速電流反饋運算放大器，具有非?？斓霓D換速率，很寬的帶寬，調節(jié)電位器R12的阻值使的R12/R11=10即增益為20dB，此電路進一步增大了放大倍數(shù)，擴大了輸出電流，提升了放大器的驅動負載能力，提高了輸出電壓幅度。為了精確測量并顯示輸出信號的有效值,須加入峰值檢波電路,最簡單的峰值檢波電路僅僅由一個二級管和一個電容就可組成,但是為了提高精確度,我們在實驗中采用了由運放OP37所構成的峰值檢波電路,A1組成一線性半波整流電路,A2組成一加法電路,兩者構成一線性全波整流電路,達到了峰值檢波的要求. 圖4，鍵盤，LCD，A/D，D/A單片機控制部分（80C51），
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