编辑: 雨林姑娘 2013-04-19
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1 摘要 本文设计了一种前置放大电路,在较宽的频率范围内具有良好的直流和交流特性.该电 路具有输出频率高(DC~15MHz),电压增益连续可调等优点.该设计前级放大电路由高增益带 宽积、低功耗、低失调、低温漂的 AD8056 两级串联组成,通过继电器控制实现 0dB、20dB、 40dB 放大.利用乘法型 D/A 转换芯片 TLC7628 组成增益有 256*256 等级的乘法器,该功能 由单片机控制实现至少 60dB 的衰减.高带宽的电流反馈型运放 AD811 组成的后级放大电路 是本系统的驱动级,可实现 20dB 放大.整个系统由单片机控制继电器与 D/A 转换器,当输 入小信号时,具有较高的带宽并且可以实现至少 0~60dB 连续可调与带宽预置显示的功能. 该系统简单、设计新颖,性价比高. 福星电子网 http://www.fxdzw.com 关键词:宽带 增益连续可调 预置增益 福星电子网 http://www.fxdzw.com

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一、 方案论证与比较 1.1 宽带直流放大电路选择 方案一:用单片机控制 D/A 转换器来产生连续可调的电压;

用D/A 产生的电压来控制压 控增益放大器实现对信号的 0~20dB 增益连续可调;

再选择通过两级 20dB 增益的放大器, 最终实现放大器增益在 0~60dB 范围内连续可调.基本框图如图 1-1 所示. 单片机D/A转换器压控增益放大器(0~20dB ) 放大器(20dB) 放大器(20dB) IN OUT 图1-1 方案一基本框图 方案二:输入信号先通过两级 20dB 增益的放大器,实现信号的 40dB 放大;

在通过模拟 乘法器实现 0~60dB 的衰减;

信号再通过一级 20dB 增益的放大器,实现增益在 0~60dB 范 围内连续可调.基本框图如图 1-2 所示. 图1-2 方案二基本框图 方案三: 输入信号通过两级 0dB 和20dB 增益可设置的放大器, 可对信号实现 0dB、 20dB、 40dB 放大;

再通过 D/A 转换器对信号实现 0~20dB 的连续衰减;

最后使信号再通过一级 20dB 增益的放大器,对信号实现 0~60dB 放大连续可调.基本框图如图 1-3 所示. 图1-3 方案三基本框图 方案比较:以上各方案均可对信号实现 0~60dB 放大连续可调.通过分析可知,方案一中用 到的器件较多并且一些器件的价格比较贵,经济性、可操作性没有其它方案高;

方案二要求 模拟乘法器最大实现

1000 倍的衰减,这在实际中较难实现;

方案三用到的器件比较少,器件 的价格也不贵,同时对器件性能的要求也不是很苛刻.综上所述,放大电路我们选择方案三.

二、 理论分析与计算 2.1 增益带宽积 增益带宽积=增益*带宽.本次设计发挥部分要求 3dB 的通频带为 0~10MHz,当运放器 件工作到了一定频率的时候会因为内部工艺或其他的分布电容等因素而造成放大倍数下降, 福星电子网 http://www.fxdzw.com

3 因此我们选用高增益带宽积的运放.AD

8056、AD811 具有高增益带宽积、低噪声、低失真、 低相位误差的特点,AD8056 的3dB 通频带为 140MHz,当增益为

5 时,带宽为 16MHz 左右, AD810 增益为

2 时,3dB 通频带为 120MHz,完全满足题目 3dB 通频带 0~10MHz 的要求. 2.2 通频带内增益起伏控制 我们选用高宽带的运算放大器 AD8056 与AD811,当信号频率较宽时,通常运放会在通 带截止频率处有明显过冲,因此采用多级级联,从而获得良好的通带平展性.还可以在输入 端串联小电阻或在输出端接负载来控制通频带内增益的起伏. 2.3 线性相位 从系统的频率响应来看, 就是要求它的相频特性是一条直线. 题目要求放大器的带宽 可预置并显示(至少 5MHz、10MHz 两点) ,比较各滤波器类型可知,贝塞尔滤波器波特图中 通带起伏小,阻带衰减大,在群延迟特性图中,通带内延迟平坦,且表现出最平坦的群延迟特性 (延迟小于 18ns),其相频也具有良好的特性. 2.4 抑制直流零点漂移 运放偏置电流过大,电路放大倍数大,电源电压不稳,信号线过长均会造成直流零点漂 移.为了减小直流零点漂移,我们采用低偏置电流的运放 AD

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