【正文】 壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱(chēng)為非 4 調(diào)諧功率放大器。甲類(lèi)放大器電流的流通角為 360176。乙類(lèi)放大器電流的流通角約等于 180176。 。高頻功率放大器大多工作于丙類(lèi)。由于調(diào)諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形 ，失真很小。 目前在無(wú)線通信、移動(dòng)電話、衛(wèi)星通信網(wǎng)、全球定位系統(tǒng) (GPS)、直播衛(wèi)星接收(DBS)、 ITS 通信技術(shù)及毫米波自動(dòng)防撞系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，在光傳輸系統(tǒng)中， 直流 寬帶放大器也同樣占有重要地位。在設(shè)計(jì)上傳統(tǒng)窄帶放大器的端口匹配，一般是按照低噪聲或者共扼匹配來(lái)設(shè)計(jì)的，以此獲得低噪聲放大器或者最大的輸出功率。 這些電路要求運(yùn)算放大器具有較高的頻帶寬度，電壓增值。 該題涉及 到不單單是動(dòng)手能力，更有嚴(yán)謹(jǐn)理論知識(shí)，這類(lèi)題目往往不是單片機(jī)簡(jiǎn)單輸入輸出就能完成的，需要大量的演算，仿真，而且測(cè)試步驟嚴(yán)謹(jǐn) 。矩陣鍵盤(pán)設(shè)置增益值、步進(jìn)，點(diǎn)陣液晶顯示實(shí)時(shí)電壓有效值，人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單方便。 AV 可在 0～ 40dB 范圍內(nèi)手動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)。 （ 4） 3dB 通頻帶 0～ 5MHz；在 0～ 4MHz 通頻帶內(nèi)增益起 伏≤1dB。 2） ?。 說(shuō)明 （ 1）寬帶直流放大器幅頻特性示意圖如圖 。 2） ?的電阻值要求，則酌情扣除最大輸出電壓有效值項(xiàng)的所得分?jǐn)?shù)。建議的測(cè)試框圖如圖 所示，可采用信號(hào)發(fā)生器與示波器 /交、直流電壓表組合的靜態(tài)法或掃頻儀進(jìn)行幅頻特性測(cè)量。 對(duì)目前已有的方案進(jìn)行進(jìn)一步的研究，了解已有的一些算法的優(yōu)點(diǎn)和不足，并對(duì)其提出改進(jìn)或者提出新的方案。論證方案的可行性。放大電路由前級(jí)放大、程控放大和功率放大三部分組成。單片機(jī)通過(guò)鍵盤(pán)預(yù)置輸出電壓，把預(yù)置輸出值同 AD 采集回來(lái)的輸出電壓有效值相比較。從而形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。而在 AGC 模式下，此控制電壓 Vg是由 AGC 電路的反饋電 壓得到，不受單片機(jī)控制。輸出電壓經(jīng)有效值檢波得到峰值電壓并反饋到單片機(jī)，經(jīng)運(yùn)算和線性補(bǔ)償?shù)玫接行е担瑫r(shí)由單片機(jī)推到數(shù)碼管顯示出來(lái)。系統(tǒng)構(gòu)成如圖 所示， 其中難點(diǎn)是程控增益放大和功率放大級(jí)，下面對(duì)這兩個(gè)部分的方案分別進(jìn)行設(shè)計(jì)論證。通過(guò)控制模擬開(kāi)關(guān)選擇不同的反饋電阻實(shí)現(xiàn)可控增益。 方案二：采用控制電壓與增益成線性關(guān)系的可編程增益放大器AD603。 增益可調(diào)。 綜上所述：本設(shè)計(jì)采用方案二，用高精度 10 位 DAC 輸出直流電壓控制 AD603 實(shí)現(xiàn)程控增益放大。 方案一：采用帶寬增益積大的運(yùn)算放大器制作多級(jí)放大電路。這種方法采用電位器或者數(shù)字電位器連續(xù)調(diào) 節(jié)放大倍數(shù)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，但是要實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的可控對(duì)數(shù)增益很不方便。兩只三極管輪流供電給負(fù)載電流，工作效率高。但是跟隨信號(hào)范圍不寬，在高頻時(shí)幅度有些許衰減。但是價(jià)格昂貴，制作成本高。 理論分析與計(jì)算 帶寬增益積 帶寬增益積 (GBP)為帶寬與增益的乘積，描述的是某一種運(yùn)放的 10 一個(gè)固有特性，是一個(gè)恒值。同理增益降低時(shí)，相應(yīng)帶寬就變寬。當(dāng)腳 5 和腳 7 斷開(kāi)時(shí)，其增益為 40Vg+30，這時(shí)的增益范圍為 10dB～50dB。當(dāng) 5 腳 和 7 腳接上電阻，其增益與帶寬范圍將處于上述兩者之間。 通頻帶內(nèi)增益起伏控制 根據(jù)帶寬增益積的原理：當(dāng)頻率變化時(shí)，增益也將發(fā)生起伏變化。通過(guò)采用 10 位 A/D 芯片 TLC1549,對(duì)負(fù)載電壓的實(shí)時(shí)采集、分析再經(jīng) 10 位高精度 D/A 芯片 TLC5615 控制AD603 壓控腳 從而達(dá)到增益起伏 ≤ 1dB?？梢钥闯觯粋€(gè)正弦信號(hào)通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)落后的相位等于它的 w*t；反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)頻率為 w 的正弦信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)后，它的相位落后 delta,則該信號(hào)被延遲了 delta/w 的時(shí)間。因此每一個(gè)正弦信號(hào)的相位分別落后 ， w1*t,w2*t,w3*t。本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的多階低通濾波器就是基于本原理設(shè)計(jì)的。直流放大器中，奇跡的零點(diǎn)漂移會(huì)被逐級(jí)放大，以致最后一級(jí)的輸出端產(chǎn)生很大的漂移電壓，而這種漂移信號(hào)與直流放大器所放大的緩慢變化的信號(hào) 又十分相似，所以當(dāng)漂移嚴(yán)重時(shí)，就無(wú)法分辨清楚輸出電壓的變化性質(zhì)，它究竟是由于輸入信號(hào)的變化引起的，還是由零點(diǎn)漂移而造成的。 放大器穩(wěn)定性 提高放大器穩(wěn)定性能的方法有中和法與適配法。適配法利用阻抗不匹配原理，減少了反饋信號(hào)對(duì)輸入電路的影響。 12 第 三 章 硬件電路設(shè)計(jì) 前級(jí)放大電路 前級(jí)放大電路由低功耗 55M 通 頻帶的 AD818 組成正反饋電路，主要功能是提高輸入電阻，隔離噪聲與干擾，同時(shí)對(duì)小信號(hào)進(jìn)行 10dB放大以便數(shù)據(jù)的后續(xù)調(diào)理。為了改善放大器的性能，電路中加入去耦電容以減少干擾，提高穩(wěn)定性。為了提高放大器穩(wěn)定性，在 AD603 輸入前接入一個(gè)電壓跟隨器，能很好的隔離前級(jí)輸入的噪聲信號(hào)、抑制零點(diǎn)漂移；同時(shí)在級(jí)聯(lián)之間也加 入一個(gè)電壓跟隨器，進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。加入多個(gè)去耦電容改善放大器性能。帶寬 90MHz 時(shí)，其增益變化范圍為 10dB～ +30dB；帶寬為 9M 時(shí)范圍為 10～ 50dB。 AD603 的簡(jiǎn)化原理框圖如圖 所示，它由無(wú)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。增益的調(diào)整與其自身電壓值無(wú)關(guān)，而僅與其差值 Vg有關(guān)，由于控制電壓 GPOS/GNEG端得輸入電阻高達(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。為了增大控制范圍，我們采取兩級(jí) AD603 級(jí)聯(lián)的方法。兩級(jí)的控制端 GNEG 都接地，另一控制端 GPOS 接 12 位 D/A 輸出，從而精確地控制 AD603 的增益。由于 AD603 的控制電壓需要比較精確的電壓值，我們使用精密 12 位的 D/A MAX538，用外部基準(zhǔn)恒壓源MC1403 提供高精密 恒壓源，其輸出電壓精度為 122 . 5 0 . 0 0 0 6 1 0 0 . 6 6 2 . 52 V m v m v? ? ? ?，完全滿足指標(biāo)要求。 功率放大電路 考慮到在負(fù)載電阻上輸出電壓正弦波有效值 Vo ≥ 10V，且波形無(wú)明顯失真，本設(shè)計(jì)選用互補(bǔ)三極管輸出。功率放大電路見(jiàn)圖 ： 16 R75 .1kQ1B 66 4Q3B 44 8R1R E S 1R32kR91kR42kD1D2C11 00 uFC21 00 uFR2R E S 1R 101KR 116 00Q4 B 44 8C 102 pFQ2B 66 4C 112 pFR61 00C70 .01 uFC41 uFC91 00 0p FC51 uFC80 .01 uFR86 80V in1 5V1 5C31 uFC60 .01 uFR51 00V ou t 圖 功率放大電路 . 有效值檢波電路 在整個(gè)的系統(tǒng)中，有效值檢波電路是連接硬件電路和軟件電路的橋梁 。 AD637 通過(guò)檢測(cè) 13腳的輸入信號(hào)得到其有效值，再將其有效值通過(guò) AD 轉(zhuǎn) 換芯片TLC1549,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送給為控制器處理。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。 1602 液晶顯示功能齊全，操作簡(jiǎn)單。 B、 可選擇當(dāng)作行驅(qū)動(dòng)或列驅(qū)動(dòng) 。輸入 ,接受控制器送出的串行數(shù)據(jù)和控制信號(hào) ,偏壓 (V1∽ V6)。 圖 液晶顯示電路 . 直流穩(wěn)壓電源電路 如圖 所示：電路為自行設(shè)計(jì)的正負(fù) 15V 和正負(fù) 5V 的直流穩(wěn)壓電源電路圖。唯一的缺點(diǎn)是效率較低。 特點(diǎn)： 1. 增強(qiáng)型 6 時(shí)鐘 / 機(jī)器周期， 12 時(shí)鐘 / 機(jī)器周期 8051 CPU 2. 工作電壓： （ 5V 單片機(jī)） / （ 3V 單片機(jī)） 3. 工作頻率范圍： 0 40 MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 工作頻率可達(dá) 48MHz. 4. 用戶(hù)應(yīng)用程序空間 4K / 8K / 13K / 16K / 20K / 32K / 64K 字節(jié) 19 5. 片上集成 1280 字節(jié) / 512 字節(jié) RAM 6. 通用 I/O 口（ 32/36 個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口） P0 口是開(kāi) 漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 TMOD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 T1 T0 其中： C/ T 為功能選擇位，當(dāng) C/T=1 時(shí)為計(jì)數(shù)方式；當(dāng) C/T=0 時(shí) 為計(jì)數(shù)方式 。當(dāng) T0（ T1） 計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，由硬件置位，并在允許中斷的情況下，發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng) TRO(TR1)=1 時(shí)啟動(dòng) T0（ T1） 。 IE1（ IE0） ：外部中斷 1(外部中斷 0)請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)響應(yīng)中斷轉(zhuǎn)向外部服務(wù)程序時(shí)由硬件將 IE1（ IE0） 自動(dòng)清 0. IT1(IT0):外部中斷請(qǐng)求 1（ 0） 觸發(fā)方式控制位。 中斷允許控制寄存器 IE IE 控制寄存器各位的定義如下： IE D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA:中斷允許控制位。 ES:串行中斷允許控制位