寬帶直流放大器的設(shè)計

寬帶直流放大器0.引言隨著電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，寬帶放大器在電子、通信、自動控制、儀器儀表等領(lǐng)域，應(yīng)用越來越廣泛，與此同時對它的要求也越來越高。許多應(yīng)用領(lǐng)域要求放大器具有較高的電壓增益，較寬的通頻帶，較小的失真，增益可控，步進(jìn)可調(diào)，操作簡便，集成度高，功耗低，體積小，工作穩(wěn)定。為此，設(shè)計了一種與時俱進(jìn)的集成寬帶放大器。1.系統(tǒng)方案比較與選擇1.1方案比較與選擇方案一：由三極管等分立元件組成放大器放大器由三極管等分立元件構(gòu)成電路，實(shí)現(xiàn)寬帶放大功能，為了滿足增益60dB的要求，需采用多級放大電路，最后一級采用推挽功率放大。這種放大器的缺點(diǎn)是：分立元件太多，電路比較復(fù)雜，工作點(diǎn)難于調(diào)整，增益定量調(diào)節(jié)非常困難，電路穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生自激振蕩，零漂，波形失真等，即使增加很多控制電路也難以達(dá)到本題目的技術(shù)指標(biāo)要求。方案二：采用可編程放大器將輸入的交流信號作為高速D/A的基準(zhǔn)電壓，這時的D/A作為一個程控衰減器。理論上講，只要D/A的速度夠快、精度夠高可以實(shí)現(xiàn)很寬范圍的精密增益調(diào)節(jié)。但是控制的數(shù)字量和最后的增益(dB)不成線性關(guān)系而是成指數(shù)關(guān)系，造成增益調(diào)節(jié)不均勻，精度下降。方案三：采用可調(diào)增益集成運(yùn)放根據(jù)題目對放大電路增益可控的要求，選取可調(diào)增益集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計選用AD603,其內(nèi)部由R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)和固定增益放大器構(gòu)成，加在其梯型網(wǎng)絡(luò)輸入端的信號經(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參考電壓決定；而這個參考電壓可通過單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算并控制D/A芯片輸出控制電壓得來，從而實(shí)現(xiàn)較精確的數(shù)控。這種放大器的優(yōu)點(diǎn)是：集成度高，分立器件很少，成本很低，用單片機(jī)控制操作方便，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)很高。綜上所述，我們選用方案三，采用AD603可調(diào)增益運(yùn)放和寬帶高保真精品放大器AD827雙運(yùn)放，兩級放大，完成題目的基本要求和發(fā)揮部分要求,并自由發(fā)揮增加了幾個特色電路。1.2設(shè)計方案描述1.2.1寬帶直流放大器原理方框圖各模塊功能簡介如圖1所示，是寬帶直流放大器原理方框圖。有源伺服 ，過流指示及穩(wěn)壓電源保護(hù)電路電源模塊圖1寬帶直流放大器原理方框圖1.2.2各模塊功能簡介寬帶直流放大器包括：放大器模塊、電源模塊、凌陽單片機(jī)、顯示模塊和鍵盤模塊。（1）放大器模塊放大器模塊主要完成放大功能，是本系統(tǒng)的主要功能模塊，由三級放大器、自動增益控制電路（AGC）、保護(hù)電路、防止自激振蕩電路、相位補(bǔ)償電路、抑制零漂電路部分組成。第一級放大器采用可控增益放大器AD603,可實(shí)現(xiàn)題目要求的增益連續(xù)可調(diào)和5dB步進(jìn)調(diào)節(jié)，第二級采用寬帶放大器MAX442，兩級級聯(lián)完成題目基本要求部分的設(shè)計內(nèi)容。第三級采用高保真精品功放集成塊AD827,完成題目發(fā)揮部分的設(shè)計要求。

電源模塊電源模塊是給各部分電路提供電源，本系統(tǒng)需要±5V、±15V、±18V電源,分別用三端穩(wěn)壓器L7805、L7905、L7815、L7915、L7818、L7918設(shè)計。因?yàn)榈谌壥菍拵А⒏咴鲆婀Ψ?，為了降低噪聲電壓和減小波形失真，所以本設(shè)計采用了有源伺服穩(wěn)壓電源，由NE5532高保真精品音效放大器等元件組成。C141041U4-12VL7905CV(3)OUT1000uF/16VC16104U6-5V1C201000uF/16V3-^C24104■CON3OUTC1070uF/223-18VT"L7915CV(3)13+18VJ2GND104CON33-18VL7918ACV(3)C6104C5104123C1—470uF/25VC2470uF/25\+C000UF/16Vj+C000UF/16V+18V廿U1 DINOUTG~| L781:CV(3)2.c104470uF/25Vt tU3 C141041U4-12VL7905CV(3)OUT1000uF/16VC16104U6-5V1C201000uF/16V3-^C24104■CON3OUTC1070uF/223-18VT"L7915CV(3)13+18VJ2GND104CON33-18VL7918ACV(3)C6104C5104123C1—470uF/25VC2470uF/25\+C000UF/16Vj+C000UF/16V+18V廿U1 DINOUTG~| L781:CV(3)2.c104470uF/25Vt tU3 DINOUTG—| L7812CV(3)2― 11—|—C151041000uF/1)VU5 DINOUT+5V3J51C23104C19一1000uF/16VC7104C8INDNDNBRIDGERD1+15V3'1C9「L-C13U1 DINOUTGL78128CP(3)1TTODninoutG~| L780iCV(3)2-15VL7912CV(3)電源電路原理圖數(shù)控模塊：由凌陽單片機(jī)、鍵盤和LCD液晶顯示器組成。本系統(tǒng)用凌陽16位單片機(jī)SPCE061A，完成對整個系統(tǒng)的控制和操作。SPCE061A具有2路D/A通道和7路A/D通道。鍵盤主要用于參數(shù)設(shè)置和功能控制。顯示器用于顯示步進(jìn)值、電壓增益及題目要求的各種顯示功能。1.2.3系統(tǒng)工作過程首先按功能按鍵，根據(jù)所測試內(nèi)容，輸入控制命令及設(shè)置參數(shù)，控制數(shù)據(jù)進(jìn)入單片機(jī)，經(jīng)過運(yùn)算，單片機(jī)做出相應(yīng)的反應(yīng)。單片機(jī)的D/A部分與AD603相連，實(shí)