【正文】 ude uchar flag。本次競賽極大的鍛煉了我們各方面的能力，雖然我們遇到了很多困難和障礙， 但在我們組員間團(tuán)結(jié)協(xié)作，相互理解和支持，一一解決了很多難道。 在某些方面 電路 性能還超過了題目的要求 ?？偟脕碚f步進(jìn)增益 還是不錯(cuò)的。2 ） ?的要求。該系統(tǒng)有大于 12Mhz 的帶寬，滿足題目要求。 數(shù)據(jù)如表中： Vipp(mv) 5 8 10 12 14 16 18 Vopp(v) Gm（ dB ） 結(jié)果分析，本系統(tǒng)最大增益達(dá)到 ，大于基本要求的 40dB，并且輸入的信號(hào)有效值遠(yuǎn)小于 20mV （ 2）輸出有效值及幅頻特性 第一組： f（ Hz） 50 1K 50K 100K 500K 1M 2M 3M 5M 8M 10M 12M Vipp(mV) 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 Vopp(V) Vo G（ dB） 上面的那個(gè)表格是我們?cè)谧畲?AD603最大增益波形無明顯失真的情況下測量出來的數(shù)據(jù)，可以得出最大輸出正弦波有效值 Vo=,大于基本要求的大于2V..。我們使信號(hào)都在單片機(jī)的數(shù)字算法控制下得到最合理的前級(jí)放大，使其放大倍數(shù)精確。但 4 總體上其放大輸出波形還是理想的，工作還是穩(wěn)定 的。 在我們的設(shè)計(jì)中，為了抑制直流零點(diǎn)漂移，我們精選器件，如：我們選用精密電阻、電解電容，進(jìn)行有關(guān)參數(shù)的精確設(shè)置；另外，我們使用雙電源對(duì)電路進(jìn)行供電，集成塊內(nèi)使用差分電路，可以有效的抑制直流零點(diǎn)漂移。所以在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候電路通道中盡量少用電容，并注意芯片 正確使用。做法有：要有穩(wěn)定、少紋波的電源， PCB 板設(shè)計(jì)要考慮高頻，系統(tǒng)屏蔽等措施。 故兩級(jí)級(jí)聯(lián)理論上可以達(dá)到 84Db,超過要求的 60dB 單片機(jī)通過 D/A 的輸出電壓控制 AD603 的增益， 本設(shè)計(jì)采用 TCL5615 的十位分辨率 DA 芯片 ，則 D/A 輸入值 KDA與 AD603 控制電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系為： 第一級(jí) AD603 控制電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系為： Vg=(1/1023* Kda*5)1 （式 ） 式中， KDA為 D/A 的輸入值， 5 為 TLC5615 的參考電壓， 1為 AD603 二腳的電壓 第一級(jí) AD603 控制電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系為： Vg=(1/1023* Kda*5)2 （式 ） 由式 23 及式 24 可知增益 G與 D/A 輸入值 KDA的對(duì)應(yīng)關(guān)系為： 第一級(jí)為： Kda=(G+20)/40*1023/5 （式 ） 步進(jìn)控制 AD603 增益： 根據(jù)發(fā)揮部分要求，可以以 5dB 步進(jìn)調(diào)節(jié)增益， 根據(jù)（式 ），我們可以很容易的編程實(shí)現(xiàn)。 帶寬增益積 為實(shí)現(xiàn) 60dB 放大能力， 本設(shè)計(jì)采取兩級(jí) AD603 級(jí)聯(lián)和后級(jí)放大電路的增益分配方式。以上特點(diǎn)很適合構(gòu)成程控增益放大器 。圖中加在梯型網(wǎng)絡(luò)輸入端 (VINP) 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電壓決定。但是要滿足增益 60db 的要求，需采用多級(jí)放大電路實(shí)現(xiàn)， 這樣便大量采用三極管等分立元件，這樣電路比較復(fù)雜，工作點(diǎn)難于調(diào)整， 調(diào)試難 度太大，周期很長，尤其是短時(shí)間內(nèi)手工制作難以保證可靠性及指標(biāo)，故不采用此方案。 放大器電路 比較與選擇 方案一：簡單的放大電路可由分立元件搭接完成。 顯示 模塊 比較與選擇 方案一：采用數(shù)碼管顯示位數(shù)太 少，布線麻煩，管腳 多 ，則占用相應(yīng)的 I/O口也多 ； 方案二：采用液晶顯示位數(shù)多，使用方便， 2 行每行 16 個(gè)字符。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止 ； 可實(shí)現(xiàn)液晶顯示和鍵盤設(shè)定等多種功能。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。 方案 三 ： 采用 AT89S52 作為電路的控制核心，使用 8位的 I2C 總線式的 模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。它中斷資源豐富，而且內(nèi)置了在線仿真、編程接口，可方便地實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試。此方案簡易可行，器件的價(jià)格便宜，但 8031 內(nèi)部沒有程序存儲(chǔ)器，需要擴(kuò)展，增加了電路的復(fù) 雜性 同時(shí)也增加了成本 ， 不能滿足 高性價(jià)比的 要求。 （ 8）其他（例如改善放大器性能的其它措施等）。 （ 6）電壓增益 AV可預(yù)置并顯示，預(yù)置范圍為 0～ 60dB，步距為 5dB（也可以連續(xù)調(diào)節(jié)）；放大器的帶寬可預(yù)置并顯示（至少 5MHz、 10MHz 兩點(diǎn)）。 （ 4）最大輸出電壓正弦波有效值 Vo≥ 10V，輸出信號(hào)波形無明顯失真。 （ 2）在 AV＝ 60dB 時(shí)，輸出端噪聲電壓的峰－峰值 VONPP≤ 。 （ 5）設(shè)計(jì)并制作滿足放大器要求所用的直流穩(wěn)壓電源。 （ 4）放大器的輸入電阻 ≥ 50?，負(fù)載電阻（ 50177。 （ 2）最大輸出電壓 正弦波有效值 Vo≥ 2V，輸出信號(hào)波形無明顯失真。 要求 基本要求 （ 1）電壓增益 AV≥ 40dB，輸入電壓有效值 Vi≤ 20mV。本電路 具有設(shè)計(jì)簡單，功耗低，成本小等特點(diǎn)。 在電路的設(shè)計(jì)過程中，力求硬件電路簡單，充分發(fā)揮軟件編程方便靈活的特點(diǎn)，并最大限度挖掘單片機(jī)的資源，來滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。 設(shè)計(jì)題目： 寬帶直流放大器 摘要： 本 設(shè)計(jì) 基于 AT89S52 單片機(jī)作為主控器，由 AD603 作為 放大器的寬帶直流放大器。本電路由 級(jí)聯(lián)兩片 AD603 放大電路、增益控制電路、 液晶 1602 顯示 電路 及 4*4 矩陣 鍵盤處理電路、測量電路和電源電路等部分組成 。本 電路 具有寬帶數(shù)字程控 功能 ，運(yùn)用程序采樣測出峰值電壓，然后用公式算出有效值并通過液晶顯示 ，并 運(yùn)用電容去耦、屏蔽線 作為輸入輸出信號(hào)線 和金屬 體屏蔽 高頻放大電路等降噪聲、抗干擾措施 ，使 電路 輸出 信號(hào) 波形清晰、穩(wěn)定 。 關(guān)鍵字： 寬帶直流放大 數(shù)字程控 AD603 屏蔽 抗干擾 目 錄 2 ....................................................... 1 ........................................................ 1 ............................................................ 1 ....................................................... 1 .................................................... 1 ............................................ 1 顯示模塊比較與選擇 .............................................. 2 放大器電路比較與選擇 ............................................ 2 ....................................................... 2 ...................................................... 2 ............................................ 3 ........................................................ 3 ................................................ 3 .................................................... 3 ....................................................... 4 .................................................. 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) :................................................... 4 軟件設(shè)計(jì)框圖如下 .................................................... 4 .................................................... 5 ........................................................ 5 ........................................................ 5 ............................................................. 6 參考文獻(xiàn) ............................................................... 6 附錄 ................................................................... 7 1 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)寬帶直流放大器及所用的直流穩(wěn)壓電源。 AV可在 0～ 40dB 范圍內(nèi)手動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)。 （ 3） 3dB 通頻帶 0～ 5MHz；在 0～ 4MHz 通頻帶內(nèi)增益起伏 ≤1dB 。2 ） ?。 ． 2發(fā)揮部分 （ 1）最大電壓增益 AV≥ 60dB，輸入電壓有效值 Vi≤ 10 mV。 （ 3） 3dB 通頻帶 0～ 10MHz；在 0～ 9MHz 通頻帶內(nèi)增益起伏 ≤1dB 。 （ 5）進(jìn)一步降低輸入電壓提高放大器的電壓增益。 （ 7）降低放大器的制作成本，提高電源效率。 總體設(shè)計(jì)方案 分析題目要求，我們將本設(shè)計(jì)分為：放大電路及輸入輸出電路、增益控制、鍵盤顯示及處理、測量和穩(wěn)壓電源五大功能模塊 主控 芯片的比較與選擇 方案一 ： 采用 8031 作為控制核心，以使用最為普遍的器件 ADC0809 作模數(shù)轉(zhuǎn)換可以實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，但所需的 I/O 口較多 。 輸入電路 主放大電路 鍵盤顯示 和處理模塊 增益控制電路 輸出電路 測量電路 穩(wěn)壓電源 220VV 2 方案二：采用凌陽 SPCE061A 單片機(jī)。但其程序編寫較難，且性價(jià)比不夠高。而且 AT89S52 單片機(jī)是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器?？臻e模式下， CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。此方案電路簡單并且可以滿足題目的各項(xiàng)要求的精度 ， 所以選擇 方案 三 。自帶字符庫、帶背光，經(jīng)典的液晶顯示器件通過 液晶屏顯示你想要的信息，比 發(fā)光二極管、數(shù)碼管 等 顯示更漂亮， 更 專業(yè)化 ， 所以選擇液晶 。此方案元器件成本低，易于購置。 方案二： 為了實(shí)現(xiàn) 最大電壓增益 AV≥ 60dB，輸入電壓有效值 Vi≤ 10 mV的 要求， 采用 可調(diào)增益 集成運(yùn)放設(shè)計(jì) ，如運(yùn)放 AD603， 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 （如圖 （ 1） 所示） 。增益的調(diào)整與其自身電壓值無關(guān) , 而僅與其差值 V 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(duì)提供增益控制電壓的外電路影響減小。此方案優(yōu)勢(shì)是電路 集成度高， 容易實(shí)現(xiàn)， 控制方便、易于數(shù)字化用單片機(jī)處理， 指標(biāo) 和可靠性容易得到保證， 故采用此方案。依據(jù)資料， AD603 單級(jí) 采用的是增益為 1dB～ 42dB、帶寬 在 9MHZ90MHZ之間 的工作方式，其每級(jí)增益為： GAD603（ dB） =40 Vg+20 （式 ） 式中， Vg 為 AD603 的增益控制電壓 ，是一腳和二腳的壓差 ， 范圍為 ～ 3 。 通頻帶內(nèi)增益起伏控制 由于是小信號(hào)放大，頻帶較寬，所以整個(gè)系統(tǒng)比較容易受電磁的干擾，表現(xiàn)為信號(hào)波形有飄動(dòng)起伏，因此必須進(jìn)行干擾屏蔽。 線性相位 由于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求是寬帶，頻率變化很快，從 0HZ 到幾十 MHZ，如果電路設(shè)計(jì)不好容易產(chǎn)生相移，產(chǎn)生相移的原因是電路通道中使用了電容，電感性器件，集成芯片需要相位補(bǔ)償。 抑制直流零點(diǎn)漂移 產(chǎn)生 直流 零點(diǎn)漂移的原因很多，如電源電壓不穩(wěn)、元器件參數(shù)變值、環(huán)境溫度變化等。 放大器穩(wěn)定性 該放大器由級(jí)聯(lián)兩片 AD603 組成，對(duì)于低頻信號(hào)的輸入起到穩(wěn)