【正文】 引腳的控制電壓GV 的范圍為0—2V，考慮到電路的簡潔以及成本，系統(tǒng)中通過電位器以及電阻外接到 5V 電源上，利用電阻分壓原理通過改變電位器的值來改變控制電壓引腳的電壓值，從而控制運算放大器的放大倍數(shù)，直到輸出信號滿足系統(tǒng)的要求。LMH6505 理論的增益計算公式為：其中 K=，N=，室溫下 Vc=79m V。本文設(shè)計的自動增益控制電路原理圖如圖 所示。系統(tǒng)電路設(shè)計中，RF ，RG為 340 歐，則根據(jù)公式求得電路最大的放大倍數(shù)為 倍，電壓控制引腳外接一個 5k 的電位器串聯(lián)一個 5k 電阻，之后并聯(lián)一個 2k 的電阻接地，通過電阻分壓原理計算得到，電壓控制端的控制電壓范圍為 —，根據(jù)公式計算求得自動增益可調(diào)節(jié)的放大倍數(shù)范圍為 — 倍之間。由于之后還有一級放大電路且放大倍數(shù)為30 倍，自動增益設(shè)置的調(diào)節(jié)范圍不大，使其可以壓縮信號，以滿足混頻電路的輸入信號幅度要求。圖 自動增益控制電路 后級放大電路為了滿足混頻電路輸入信號幅值的要求（AD834 輸入信號幅值為 1V），如果僅有自動增益控制電路，放大倍數(shù)無法滿足要求，其次，參考信號和測量信號如果只通過自動增益放大，兩路信號增益差會引入更大的相移，因此需要后級放大電路，使經(jīng)過自動增益控制電路后的信號放大到1V左右。在設(shè)計中，考慮到寬帶高速放大電路后級輸入端的分布電容，分布電容成為放大電路的容性負(fù)載，很容易引發(fā)自激振蕩，因此，選用電流反饋型運算放大器可以有效避免自激，其次，運算放大器輸出端串聯(lián)50Ω耦合電阻能夠很好的起到相位補(bǔ)償避免產(chǎn)生自激。系統(tǒng)后級放大電路選擇AD公司800MHz，50mW 電流反饋型運算放大器 AD8001，由于經(jīng)過 AGC 的信號幅值為36 mV 左右，為了滿足混頻輸入信號幅值的要求，通過選取電阻使放大倍數(shù)為30倍。實際電路測試中，輸出信號波形穩(wěn)定，滿足設(shè)計要求。圖 后級放大電路原理圖 混頻及選頻電路 混頻和選頻電路設(shè)計調(diào)制信號的頻率高達(dá) 10MHz，高頻信號的采集、處理都對電路有更高的要求，因此需要將高頻信號頻譜搬移至低中頻。常用的技術(shù)就是混頻處理，混頻電路由混頻非線性器件及帶通濾波器組成，常用的混頻器件有二極管、三極管、以及集成乘法器，其中乘法器混頻效果最優(yōu)，混頻后頻率成分少，有極好的載波抑制能力，結(jié)構(gòu)簡單，因此選用AD公司的 500MHz 高速四象限模擬乘法器AD834，其頻率響應(yīng)范圍為500MHz，%，滿量程1V 信號輸入，4m A 差分電流輸出。當(dāng)采用單端輸入方式時，如果信號源內(nèi)阻為50Ω， mV的失調(diào)電壓，為消除該失調(diào)電壓，可在另一個輸入端接一個與信號源內(nèi)阻等值的電阻接地即可。圖 混頻及選頻電路原理圖 頻率的正弦波，經(jīng)過混頻電路后，頻率成分比較復(fù)雜，而我們需要的是低頻信號，因此需要選頻電路使6k Hz 信號通過而高頻信號被濾除。選頻電路選擇的是電壓傳輸函數(shù)大于1的無源RC帶通選頻電路，該電路獨特的優(yōu)點就是電壓傳輸函數(shù)大于1，信號不會衰減，而且電路簡單，中心頻率相位不變，并且是無源濾波電路，成本低，非常實用，中心頻率信號經(jīng)過此電路不產(chǎn)生相移。multisim 。圖 選頻電路仿真圖選頻電路中，當(dāng)R1=R，R2=R/n，R3=R/m，C1=C，C2=nC，C3=mC，且當(dāng)時，電壓傳輸函數(shù)大于 1。電壓傳遞函數(shù)為：式中系統(tǒng)選取的中心頻率為6kHz，當(dāng)m=1時，n=，選取R電阻值1k，則C為33nf，因此 R1=R3=1k，R2=200Ω，C1=C3=33nf，C2 為 100nf。 數(shù)據(jù)采集前端放大電路數(shù)據(jù)采集模塊可以采5V的模擬信號，經(jīng)過選頻后的信號幅度只有50多毫伏，滿足采集要求，但是信號幅度小，噪聲對其影響就大，經(jīng)過采集模塊會放大信噪比，后期數(shù)據(jù)處理會影響相位測量的精度，因此，需要將信號進(jìn)行放大。高頻信號已經(jīng)降至低頻信號，采集前端放大電路只需選擇低噪聲、帶寬適中、價格低的基本運算放大器就可滿足設(shè)計要求，放大電路選用AD公司的低失真、低噪聲雙運放AD8056，電路原理圖如圖 所示。電路放大倍數(shù)為 45倍，使輸出信號幅度達(dá)到2V左右，便于數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)處理。到此采集前端的硬件電路全部設(shè)計完成。圖 放大電路原理圖參　考　文　獻(xiàn)[1] 張曉春。 激光超聲技術(shù)及其應(yīng)用[ J ]。 大學(xué)物理, 1998。[2] 中國礦業(yè)學(xué)院測量教研室。 激光測距儀[M] 。北京:煤炭工業(yè)出版社,1980。[3] 孫長庫。 激光測量技術(shù)[M] 。 天津:天津大學(xué)出版社,2000。[4] 張承銓。 國外軍用激光儀器手冊。 兵器工業(yè)出版社,1989。[5] 曹輝,張小鳳,尚志遠(yuǎn),等。液體光擊穿激發(fā)的輻射聲場[ J ]。 陜西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) , 1999, 27(2) : 43 – 47。[6] 高林奎,宋瑋同編。激光測距[M] 。 北京: 人民鐵道出版社,1977。[7] 金國藩,李景鎮(zhèn)。 激光測量學(xué)[M ]。 北京:科學(xué)出版社,1998。[8] 陳敏,杜小平。 一種提高相位激光測距精確度的方法[J ] 。 現(xiàn)代電子技術(shù),2005 ,16 :114 – 115。[9] 張?zhí)幬? 胡學(xué)同。精密相位激光測距儀的設(shè)計[J ]。激光雜志, 1998, 19 (6) : 39242。[10] 李季,張毅,戚俊等。 DDS 技術(shù)在激光相位測距儀中的應(yīng)用[J ] 。量子電子學(xué)報, 2003 (2) :87 – 91。[11] 劉松強(qiáng)。數(shù)字信號處理系統(tǒng)與應(yīng)用[M] 。北京:清華出版社,1996。[12] 張以謨。 應(yīng)用光學(xué)[M] 。北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1982 :146。[13] 謝蕾,李季,陳結(jié)祥等。 基于FFT 的激光測距數(shù)字相位計的實現(xiàn)[J ] 。量子電子學(xué)報,2003 (1) :87 – 90。 [14] 章正宇,眭曉林。 激光測距弱信號數(shù)字相關(guān)檢測技術(shù)的研究和仿真[J ] 。中國激光, 2002 , A29 (7) :661～665。[15] 楊坤濤。 激光測試原理與技術(shù)[M ]。武漢:華中科技大學(xué)出版社, 1999, 126 – 135。[16] 周孟然?；贒SP鑒相技術(shù)的紅外激光礦井提升機(jī)位置跟蹤系統(tǒng)的研究[ J ]。中國煤炭, 2002 (6) : 47 –49。[17] 何俊發(fā),王紅霞,劉曉彬。 激光測距新方法研究[J ] 。應(yīng)用激光,2003 ,23(5) :299 300。 20