寬帶放大器的設(shè)計與實現(xiàn)

1、蘭 州 商 學(xué) 院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）論文（設(shè)計）題目： 寬帶放大器的設(shè)計與實現(xiàn) 學(xué) 院、 系： 信息工程學(xué)院 計算機與電子工程 專 業(yè) (方 向)： 電子信息工程 年 級、 班：2009級電子信息工程（1）班學(xué) 生 姓 名： 張忠銀 指 導(dǎo) 教 師： 彭會萍 _年 月 日聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得的成果。對本論文（設(shè)計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。因本畢業(yè)論文（設(shè)計）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。本畢業(yè)論文（設(shè)計）成果歸蘭州商學(xué)院所有。 特此聲明畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名： 年 月 日寬帶放大器的設(shè)計與實現(xiàn)摘 要本寬帶放

2、大器以可編程增益放大器AD603為核心，主要由三個模塊電路構(gòu)成:前級輸入緩沖及增益放大電路、后級功率放大電路、AGC自動增益控制電路。此寬帶放大器AGC具有理論上65dB 的動態(tài)范圍，90MHz 的帶寬，輸入阻抗1千歐，單端輸入單端輸出，放大器負(fù)載電阻600歐，最大輸出電壓有效值3V。檢波電路采用三極管檢波，成本低廉，調(diào)試簡單。本設(shè)計輸入緩沖及增益放大部分采用集成電路，電路形式簡單且調(diào)試容易，頻帶寬，增益高，AGC動態(tài)范圍寬，且增益可調(diào)。關(guān)鍵詞: 自動增益控制 CAT5114 OP07 AD603ABSTRACTThe broadband amplifier with the programm

3、able gain amplifier AD603 as the core, is mainly composed of three modular circuits: pre-amp input buffer and gain amplification circuit, post-amp power amplification circuit, and AGC automatic gain control circuit. The circuit consists of three levels of amplifier. This broadband amplifier AGC has

4、a theoretical dynamic range of 65dB, 90MHz bandwidth. Input impedance p 1000 Europe, the ocl input one-port output, amplifier load resistor 600 Europe, maximum output voltage RMS 3V p. Its detector circuit is audion detector, which has low cost and easy adjustment. Because of broadband amplifiers ub

5、iquitous drawbacks of self-excitation and too big output noise, this system uses various forms of shielding to reduce the interference, and suppress the noise, to finally improve the system performance. This design adopts integrated circuits, which are simple in form and easy to debug. It has large

6、frequency bandwidth and wide AGC dynamic range, as well as high and adjustable gain.Key Words Automatic gain control amplifier，AD603 ，Post-amp power amplification circuit目錄寬帶放大器的設(shè)計師與實現(xiàn)一、引言（一）寬帶放大器的概述工作頻率上限與下限之比甚大于1的放大電路稱作寬帶放大器。習(xí)慣上也常把相對頻帶寬度大于20%30%的放大器列入此類。這類電路主要用于對視頻信號、脈沖信號或射頻信號的放大。用于電視圖像信號放大的視頻放大器是

7、一種典型的基帶型寬帶放大器，所放大的信號的頻率范圍可以從幾赫或幾十赫的低頻直到幾兆赫或幾百兆赫的高頻。這類放大器通常以電阻器為放大器的負(fù)載，以電容器作級間藕合。為了擴展帶寬，除了使其增益較低以外，通常還需要采用高頻和低頻補償措施，以使放大器的增益-頻率特性曲線的平坦部分向兩端延展?？梢詺w入寬帶放大器的還有用于時分多路通信、示波器、數(shù)字電路等方面的基帶放大器或脈沖放大器(帶寬從幾赫到幾十或幾百兆赫)，用于測量儀器的直流放大器(帶寬從直流到幾千赫或更高)，以及音響設(shè)備中的高保真度音頻放大器(帶寬從幾百赫到幾十千赫)等。用于射頻信號放大的寬帶放大器(大多屬于帶通型)，如雷達或通信接收機中的中頻放大器

8、，其中心頻率為幾百兆赫或幾千兆赫，通帶寬帶可達中心頻率的百分之幾十。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，人們迫切地要求能夠遠(yuǎn)距離隨時隨地迅速而準(zhǔn)確地傳送多媒體信息。于是無線通信技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，技術(shù)也越來越成熟。而寬帶放大器是上述通信系統(tǒng)和其它電子系統(tǒng)必不可少的一部分。由此可知，寬帶放大器在通信系統(tǒng)中起到非常重要的作用，于是.人們也對它的要求一也越來越高。寬帶放大器是音響、有線電視、無線通信等系統(tǒng)中必不可少的部分。隨著電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用的日益廣泛，被處理信號的頻帶越來越寬。例如在電視接收機中，由于圖像信號占有的頻率范圍為06MHz。為了不失真地進行放大，要求放大器的工作頻率至少50Hz5MHz，最好

9、是06MHz。再如，在300MHz的寬帶示波器中，Y軸放大器需要具有0300MHz的通頻帶。放大這類信號的寬帶放大器稱為視頻放大器。在雷達和通信系統(tǒng)中，也需要傳輸和放大寬頻帶信號。例如，同時傳輸一路電視和幾百路電話信號的微波多路通信設(shè)備，放大器的通頻帶約需200MHz。若設(shè)備的中頻選為70MHz，則相對通頻帶達30%左右，這就需要寬頻帶的中頻放大器。而雷達系統(tǒng)中信號的頻帶可達幾千兆赫。要放大這樣的信號，就更需要采用寬帶放大器。雖然寬帶放大器的下限頻率低，但由于其上限頻率很高，因此三極管必須采用特征頻率很高的高頻管，分析電路時也必須考慮三極管的高頻特性。寬帶放大器，從技術(shù)上講，比一般低頻放大器要

10、求高。這不僅因為它的頻帶寬，而且還由于它所放大的信號，最終接受的感覺器官往往是眼睛，而不是耳朵。前者比后者敏感得多。所以，在低頻放大器中未考慮的一些問題，例如相位失真等，在寬帶放大器中就必須予以考慮。不同用途的寬帶放大器其電路形式有所不同，大體上可分為兩種情況。放大從零頻到高頻信號的寬帶放大器，一般采用直接耦合的直流放大器;放大從低頻到高頻信號的寬帶放大器，多采用阻容耦合放大器。但不管哪一類寬頻帶放大器，由于頻帶寬，負(fù)載總是非調(diào)諧的。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，人們迫切地要求能夠遠(yuǎn)距離隨時隨地迅速而準(zhǔn)確地傳送多媒體信息。于是，無線通信技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，技術(shù)也越來越成熟。而寬帶放大器是上述通信系統(tǒng)

11、和其它電子系統(tǒng)必不可少的一部分。由此可知，寬帶放大器在通信系統(tǒng)中起到非常重要的作用，于是人們對它的要求也越來越高。寬帶放大器是音響、有線電視、無線通信等系統(tǒng)中必不可少的部分。（二）本課題設(shè)計的意義 根據(jù)題目對放大電路增益可控的要求，考慮直接選可調(diào)增益的運放實現(xiàn)，所以增益控制部分選定采用可控增益放大器AD603，AD603為單通道、低噪聲、增益變化范圍線性連續(xù)可調(diào)的可控增益放大器，它的顯著特點是增益可變，并且增益變化的范圍也可變，不同的頻帶寬度決定不同的增益變化的范圍。頻帶寬度是由管腳的不同連接決定的，本設(shè)計使用帶寬為20MHz。為了實現(xiàn)10dB至60dB增益調(diào)節(jié)范圍的要求，分別采用了兩級AD6

12、O3級聯(lián)的方法，作為前級增益放大的主體部分，可以分別實現(xiàn)對正弦信號的放大和衰減。AD603的基本增益為：Gain (dB) = 40 VG + 10，其中，VG是差分輸入電壓,單位是V，Gain是AD603的基本增益,單位是dB。從此式可以看出，以dB作單位的對數(shù)增益和電壓之間是線性的關(guān)系。由此可以得出，只要進行簡單的線性計算就可以控制對數(shù)增益，增益步進可以很準(zhǔn)確地實現(xiàn)。根據(jù)最后對做出的仿真調(diào)試，本設(shè)計充分完成了設(shè)計要求，滿足通頻帶指標(biāo)的同時，實現(xiàn)了增益可調(diào)。本課題的設(shè)計擴展了寬帶放大器的在技術(shù)領(lǐng)域的用途，提高了利用率，滿足了技術(shù)要求，對我們的技術(shù)水平起到了一定的推進作用。二、技術(shù)指標(biāo)寬帶放大

13、器的主要技術(shù)指標(biāo)主要有以下多項。（一）通頻帶 通頻帶是基本指標(biāo)，由于用途不同對其要求也不同。因為下限頻率很低，而上限頻率很高，往往就用上限頻率表示頻率寬度。當(dāng)下限頻率接近零時就必須注明它的下限頻率值，以便在設(shè)計電路時，充分考慮下限頻率的順利通過。（二）增益 帶放大器的增益應(yīng)足夠高，但增益與寬帶的要求往往相互矛盾，有時候不得不通過犧牲增益來得到寬帶。為了全而衡量放大器的質(zhì)量指標(biāo)，常需考慮放大器的增益寬帶積(GB)。GB值越大，寬帶放大器的質(zhì)量越高。（三）輸入阻抗 為了減輕寬帶放大器對前級的影響，要求放大器的輸入阻抗高。高質(zhì)量的寬帶放大器的輸入阻抗一般為兆歐級。（四）失真寬帶放大器的失真要小，失真

14、包括；非線性失真、頻率失真和相位失真。為減小非線性失真，寬帶放大器和音頻放大器一樣，都應(yīng)該工作在器件特性曲線的直線段，而且應(yīng)工作在甲類狀態(tài)。產(chǎn)生頻率失真的原因是由于三極管在高頻時的電容效應(yīng)，以及外電路中存在的電抗元件。由此使寬帶放大器對不同頻率的信號增益不同，從而引起頻率失真。而不產(chǎn)生相位失真的條件則是各頻率分量的時延時間相等。如:在電視接收機中，相位失真會使顯示的圖像色調(diào)失真、出現(xiàn)雙重輪廓、畫而亮度不均勻等故障。（五）全功率帶寬BW全功率帶寬定義為，在額定的負(fù)載時，運放的閉環(huán)增益為1倍條件下，將一個恒幅正弦大信號輸入到運放的輸入端，使運放輸出幅度達到最大（允許一定失真）的信號頻率。這個頻率受

15、到運放轉(zhuǎn)換速率的限制。近似地，全功率帶寬=轉(zhuǎn)換速率/2Vop（Vop是運放的峰值輸出幅度）。全功率帶寬是一個很重要的指標(biāo)，用于大信號處理中運放選型。（六）等效輸入噪聲電壓等效輸入噪聲電壓定義為，屏蔽良好、無信號輸入的的運放，在其輸出端產(chǎn)生的任何交流無規(guī)則的干擾電壓。這個噪聲電壓折算到運放輸入端時，就稱為運放輸入噪聲電壓（有時也用噪聲電流表示）。對于寬帶噪聲，普通運放的輸入噪聲電壓有效值約1020V。三、設(shè)計要求設(shè)計制作的技術(shù)指標(biāo)要求：（一）基本要求1.輸入阻抗1千歐;單端輸入，單端輸出;放大器負(fù)載電阻600歐。2.3dB通頻帶10kHz20MHz 。3.最大增益60dB。4.最大輸出電壓有效值

16、3V。（二）發(fā)揮部分1最大輸出電壓有效值6V。2最大增益68dB (3dB通頻帶10kHz6MHz，在20kHz5MHz頻帶內(nèi)增益起伏1dB)，增益調(diào)節(jié)范圍10dB58dB（增益值9級可調(diào)，步進間隔6dB，增益預(yù)置值與實測值誤差的絕對值2dB），需顯示預(yù)置增益值。3增加自動增益控制（AGC）功能，AGC范圍20dB，在AGC穩(wěn)定范圍內(nèi)輸出電壓有效值應(yīng)穩(wěn)定在 4.5VVo5.5V內(nèi)。4輸出噪聲電壓峰-峰值VoN 0.5V。5進一步擴展通頻帶、提高增益、提高輸出電壓幅度、擴大AGC范圍、減小增益調(diào)節(jié)步進間隔。6其它。四、方案論證與比較（一）增益放大部分方案一 簡單的放大電路可以由三極管搭接的放大電

17、路實現(xiàn),圖1為分立元件放大器電路圖。為了滿足增益40dB的要求,可以采用多級放大電路實現(xiàn)。對電路輸出用二極管檢波產(chǎn)生反饋電壓調(diào)節(jié)前級電路實現(xiàn)自動增益的調(diào)節(jié)。本方案由于大量采用分立元件,如三極管等,電路比較復(fù)雜,工作點難于調(diào)整,尤其增益的定量調(diào)節(jié)非常困難。此外,由于采用多級放大,電路穩(wěn)定性差,容易產(chǎn)生自激現(xiàn)象。圖1 分立元件放大器電路圖方案二 原理框圖如圖2所示，場效應(yīng)管工作在可變電阻區(qū)，輸出信號取自電阻與場效應(yīng)管與對V的分壓。采用場效應(yīng)管作AGC控制可以達到很高的頻率和很低的噪聲，但溫度、電源等的漂移將會引起分壓比的變化，用這種方案很難實現(xiàn)增益的精確控制和長時間穩(wěn)定。 圖 2 場效應(yīng)管放大器電

18、路圖方案三 為了易于實現(xiàn)最大40dB增益的調(diào)節(jié),可以采用D/A芯片AD7520的電阻權(quán)網(wǎng)絡(luò)改變反饋電壓進而控制電路增益。又考慮到AD7520是一種廉價型的10位D/A轉(zhuǎn)換芯片,其輸出Vout=DnVref/210,其中Dn為10位數(shù)字量輸入的二進制值,可滿足210=1024擋增益調(diào)節(jié),滿足題目的精度要求。它由CMOS電流開關(guān)和梯形電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,具有結(jié)構(gòu)簡單、精確度高、體積小、控制方便、外圍布線簡化等特點,故可以采用AD7520來實現(xiàn)信號的程控衰減。但由于AD7520對輸入?yún)⒖茧妷篤ref有一定幅度要求,為使輸入信號在mVV每一數(shù)量級都有較精確的增益,最好使信號在到達AD7520前經(jīng)過一個適應(yīng)性

19、的幅度放大調(diào)整,再通過AD7520衰減后進行相應(yīng)的后級放大,并使前后級增益積為1024,與AD7520的衰減分母抵消,即可實現(xiàn)程控放大。但AD7520對輸入范圍有要求,具體實現(xiàn)起來比較復(fù)雜,而且轉(zhuǎn)化非線性誤差大,帶寬只有幾kHz,不能滿足頻帶要求。方案四 使用控制電壓與增益成線性關(guān)系的可編程增益放大器PGA，用控制電壓和增益（dB）成線性關(guān)系的可變增益放大器來實現(xiàn)增益控制。根據(jù)題目對放大電路的增益可控的要求,考慮直接選取可調(diào)增益的運放實現(xiàn),如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

20、壓決定；而這個參考電壓可通D/A芯片輸出控制電壓得來,從而實現(xiàn)較精確的數(shù)控。此外AD603能提供由直流到30MHz以上的工作帶寬,單級實際工作時可提供超過30dB的增益,兩級級聯(lián)后即可得到60dB以上的增益,通過后級放大器放大輸出,在高頻時也可提供超過65dB的增益。這種方法的優(yōu)點是電路集成度高、條理較清晰、控制方便、易于數(shù)字化處理。綜上所述，選用方案四，采用集成可變增益放大器AD603作增益控制。AD603是一款低噪聲、精密控制的可變增益放大器，溫度穩(wěn)定性高，最大增益誤差為0.5dB，滿足設(shè)計要求的精度，其增益（dB）與控制電壓（V）成線性關(guān)系，因此可以很方便地使用D/A輸出電壓控制放大器的

21、增益。（二）后級功率放大部分兩片AD603級聯(lián)構(gòu)成的放大電路,可對不同大小的輸入信號進行前級放大。由于AD603的最大輸出電壓較小,不能滿足題目要求,所以前級放大信號需經(jīng)過后級放大達到更高的輸出有效值。方案一 使用集成電路芯片。使用集成電路芯片電路簡單、使用方便、性能穩(wěn)定、有詳細(xì)的文檔說明?？墒穷}目要求輸出3V以上有效值,而在仿真軟件中很難找到這樣的芯片,而我們找到的如AD811,HA-2539 等芯片,雖然輸出電壓幅度能滿足要求,但是很容易發(fā)生工作不穩(wěn)定的情況。方案二 使用分立元件自行搭建后級放大器。使用分立元件設(shè)計困難,調(diào)試繁瑣,可是卻可以經(jīng)過計算得到最合適的輸入輸出阻抗、放大倍數(shù)等參數(shù),

22、電阻電容可根據(jù)需要更換,在此時看來較集成電路靈活。因此自行設(shè)計后級放大電路優(yōu)勢就很明顯了。五、理論分析與參數(shù)計算（一） 電壓控制增益的原理AD603的基本增益為：Gain (dB) = 40 VG + 10，其中，VG是差分輸入電壓,單位是V，Gain是AD603的基本增益,單位是dB。從此式可以看出，以dB作單位的對數(shù)增益和電壓之間是線性的關(guān)系。由此可以得出，只要進行簡單的線性計算就可以控制對數(shù)增益，增益步進可以很準(zhǔn)確地實現(xiàn)。但若要用放大倍數(shù)來表示增益的話，則需將放大倍數(shù)經(jīng)過復(fù)雜的對數(shù)運算轉(zhuǎn)化為以dB為單位后再去控制AD603的增益，這樣在計算過程中就引入了較大的運算誤差。（二）AGC介紹A

23、GC是自動增益控制電路的簡稱，常用在收音機、電視機、錄像機的信號接收和電平處理電路中。它的作用是當(dāng)信號較強時，使其增益自動降低；當(dāng)信號較弱時，又使其增益自動增高，從而保證輸出信號基本穩(wěn)定。具體地說，當(dāng)輸入信號很弱時，接收機的增益大，自動增益控制電路不起作用；當(dāng)輸入信號很強時，自動增益控制電路進行控制，使接收機的增益減小。這樣，當(dāng)接收信號強度變化時，的輸出端的電壓或功率基本不變或保持恒定。因此對AGC電路的要求是：在輸入信號較小時，AGC電路不起作用，只有當(dāng)輸入信號增大到一定程度后，AGC電路才起控制作用，使增益隨輸入信號的增大而減少。 為實現(xiàn)上述要求，必須有一個能隨外來信號強弱而變化的控制電壓

24、或電流信號，利用這個信號對放大器的增益自動進行控制。由上述分析可知，調(diào)幅中頻信號經(jīng)幅度檢波后，在它的輸出中除音頻信號外，還含有直流分量。直流分量大小與中頻載波的振幅成正比，也即與外來高頻信號成正比。因此，可將檢波器輸出的直流分量作為AGC控制信號。（三） 帶寬增益積帶寬增益積(GBP)為帶寬與增益的乘積，描述的是某一種運放的一個固有特性，是一個恒值。當(dāng)增益提高時，相應(yīng)的帶寬變窄；同理增益降低時，相應(yīng)帶寬就變寬。AD603主要有三種工作模式：當(dāng)腳5和腳7短接時，AD603的增益為40Vg+10,這時的增益范圍-10dB30dB，帶寬為90Mhz。當(dāng)腳5和腳7斷開時，其增益為40Vg+30，這時的

25、增益范圍為10dB50dB。帶寬為9Mhz；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。本設(shè)計采用腳5和腳7間接固定電阻，使得AD603級聯(lián)增益范圍為040dB，帶寬約為70MHZ,帶寬增益積超過1000MHZ,完全滿足題目設(shè)計要求六、具體系統(tǒng)設(shè)計（一）總體設(shè)計思路。（二）核心芯片AD603介紹AD603是AD公司研制的一種新型的運算放大器，它不但具有低噪聲影響，高頻帶寬度，穩(wěn)定性能好的特點，還具有電壓控制的可變增益功能。這種可變增益功能是其它運放所不能比擬的。特殊的性能使該集成芯片取代原來由眾多器件搭成的增益調(diào)整電路。AD603是一款用于RF 和IF AGC 系統(tǒng)的低噪聲，壓控

26、放大器。管腳的連接方式?jīng)Q定了其增益范圍。其原理框圖如圖4所示。圖4 AD603原理圖1、 內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖中內(nèi)部結(jié)構(gòu)分成3個功能區(qū)：增益控制區(qū)；無源輸入衰減區(qū)；固定增益運放區(qū)。下面依次分析各區(qū)的作用。（1）增益控制區(qū)AD603采用電壓控制增益的方式，圖中差動輸人口GPOS和GNEG之問的電壓差v 就是控制電壓 該差動輸人口呈高輸入阻抗(5oMn)，低偏流電流(200nA)。增益和電壓的換算系數(shù)是25mVdB，V0的變化范圍為lv，增益的變化范圍為090dB。差動輸人口允許使用差動控制電壓或單電壓，正負(fù)均可。即差動輸人口GPOS和GNEG可同時接不同的控制電壓或一端接地另一端接控制電壓，控制電壓可

27、正可負(fù)。（2）無源輸入衰減區(qū)AD603采用一種專用的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)x-AMP (x-AMP是AD公司的一種商標(biāo))該結(jié)構(gòu)由一個可從0dB到42.14dB變化的衰減器組成，這個衰減器與固定增益運放區(qū)中的固定增益運放相連。由于該率減器的存在，即使有大的輸人固定增益運放不會受到的沖擊，而且還可與運放構(gòu)成負(fù)反饋確保增益的穩(wěn)定性。衰減器包括7段R-2R梯型網(wǎng)絡(luò)，每個節(jié)點依次率減6.021dB，如圖從0dB6.02dB到-36.12dB-42.14dB 其衰減的程度受增益控制區(qū)V。的控制。該衰減器的輸人電阻為100。(3) 固定增益運放區(qū)該區(qū)由一個固定增益運放和三個電阻組成，該運放的兩個輸人端與增益控制區(qū)和無

28、源輸入率減區(qū)相關(guān)聯(lián)，共同決定增益的大小 并且由該區(qū)的反饋端FDBK 與輸出端的不同連接可決定頻帶的寬度：9MHz，45MHz，90MHz這三個區(qū)的功能是有機地接合在一起的增益控制區(qū)的控制電壓控制率減器的連續(xù)率減，就像使圖中固定增益運放的同相輸人端的箭頭在0dB 到421 4dB之間滑動一樣；率減器與固定增益運放相連決定輸出的增益。由于AD603采用特有的內(nèi)插技術(shù)，可保證增益在dB(分貝)上的變化是線性的,且增益的穩(wěn)定性強，受外界溫度變化和電源波動的影響小。圖5為AD603管腳圖。圖5 AD603管腳定義 2、 AD603使用注意事項（1）供電電壓一般應(yīng)選為5V，最大不得超過7.5V。（2）在5

29、V供電情況下，加在輸入端VINP的額定電壓有效值應(yīng)為1V，峰值為1.4V，最大不得超過2V。如要擴大測量范圍，應(yīng)在AD603的前面加一級衰減。這樣可使輸出電壓峰值的典型值達到3.0V。因此AD603后面通常要加一級放大才能接A/D轉(zhuǎn)換器。（3）電壓控制端所加的電壓必須非常穩(wěn)定，否則將造成增益的不穩(wěn)定，從而增加放大信號的噪聲。（4）信號必須直接連在放大器的腳4，否則將由于阻抗較大而引起放大器精度的降低。2、自動增益控制及放大電路AD603主要由無源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益放大器三部分組成。圖中加在梯型網(wǎng)絡(luò)輸入端（VINP）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

30、的電壓決定。增益的調(diào)整與其自身電壓值無關(guān)，而僅與其差值VG有關(guān)，由于控制電壓GPOS/GNEG端的輸入電阻高達50M，因而輸入電流很小，致使片內(nèi)控制電路對提供增益控制電壓的外電路影響減小。而且，如果AD603的增益用dB表示，則與控制電壓成線性關(guān)系，以上特點很適合構(gòu)成本題要求的放大器。中的“滑動臂”從左到右是可以連接移動的。當(dāng)VOUT和FDBK兩管腳的連接不同時，其放大器的增益范圍也不一樣，帶寬在9MHz 90MHz之間為加大中間級的放大倍數(shù)及增益調(diào)節(jié)范圍，我們使用兩片AD603級聯(lián)作為中間級放大。如果將AD603的5腳和7腳相連，單級AD603增益調(diào)整范圍為，1030 dB，帶寬為90MHz

31、，兩級AD603級聯(lián)，使得增益可調(diào)范圍擴大到20 dB60 dB?？蓾M足題目要求的10dB58dB的增益調(diào)節(jié)。兩級AD603采用5V，5V電源供電，兩級的控制端GNEG都接地，另一控制端GPOS接D/A輸出，從而精確地控制AD603的增益。AD603的增益與控制電壓成線性關(guān)系，其增益控制端輸入電壓范圍為500mv500mv，增益調(diào)節(jié)范圍為40dB，當(dāng)步進1dB時,控制端電壓需增大VG25mv，由于兩級AD603由同一電壓控制，所以，步進1dB的控制電壓變化幅度為25mv/2=12.5mv。由于AD603的控制電壓需要比較精確的電壓值。我們使用12位的D/A轉(zhuǎn)換器AD667，其內(nèi)部自帶10V基準(zhǔn)

32、電壓，其輸出電壓精度為0.00244V=2.44mv，可滿足指標(biāo)要求。圖7 AD603接成90MHz帶寬的典型方法 該部分采用AD603典型接法中通頻帶最寬的一種，通頻帶為90MHz，增益為10+30dB，輸入控制電壓U的范圍為0.50.5V。如圖7所示增益和控制電壓的關(guān)系為 一級的控制范圍只有40dB，使用兩級串聯(lián)，增益為 增益范圍是20dB+65dB，滿足題目要求。由于兩級放大電路幅頻響應(yīng)曲線相同，所以當(dāng)兩級AD603串聯(lián)后，帶寬會有所下降，串聯(lián)前各級帶寬為90MHz左右，兩級放大電路串聯(lián)后總的3dB帶寬對應(yīng)著單級放大電路1.5dB帶寬，根據(jù)幅頻響應(yīng)曲線可得出級聯(lián)后的總帶寬為60MHz。圖

33、8所示為兩級AD603級聯(lián)的自動增益控制及增益放大電路。3. AD603在本論文中的具體電路結(jié)構(gòu)圖發(fā)揮部分（單片機部分）1.單片機本論文為了方便進行調(diào)節(jié)帶寬和增益，增加了單片機模塊來控制其遞增和遞減的帶寬增益的調(diào)節(jié)，單片機的型號是AT89S52，通過外接兩個與地相接的按鍵來實現(xiàn)對增益的調(diào)節(jié)，即一個遞增一個遞減。2. CAT5114電位器2.1概述CAT5114作為一個數(shù)字可編程電位器，可用來取代機械式電位器和微調(diào)電位器。非常適用于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品的自動校準(zhǔn)，它還適用于自校準(zhǔn)系統(tǒng)和那些需要定時進行調(diào)節(jié)但處于難以到達或危險環(huán)境中的設(shè)備。CAT5114包含一個位于RH和RL之間的32抽頭串聯(lián)電阻陣列

34、；一個由三個輸入管腳控制的遞增/遞減計數(shù)器和譯碼器，用于決定哪一個抽頭與電位指針RW相連。電位指針設(shè)定值保存在非易失性NVRAM中，掉電不會丟失，當(dāng)重新上電后自動恢復(fù)?？烧{(diào)整電位指針以測試新的系統(tǒng)值但不會影響保存的設(shè)定。對電位指針的控制由三個輸入控制管腳（CS，U/D和INC）實現(xiàn)。數(shù)字可編程電位器可用作三端電阻分壓器或者是兩端可變電阻。DPP可應(yīng)用于非常廣泛的領(lǐng)域，包括控制、參數(shù)調(diào)節(jié)以及信號處理。2.2特性 32抽頭線性電位器 非易失性NVRAM保存電位指針 低功耗CMOS技術(shù) 單電源電壓：2.56.0V 遞增/遞減串行接口 電阻值：10k和100k 有PDIP,SOIC,TSSOP和MSO

35、P封裝2.3應(yīng)用 產(chǎn)品自動校準(zhǔn) 遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié) 偏移、增益和零點控制 防竄改校準(zhǔn) 對比度，亮度和音量控制 電機控制和反饋系統(tǒng) 可編程模擬功能CAT5114數(shù)字電位器在本次論文中的具體電路結(jié)構(gòu)圖 3. OP07雙極性運放3.1功能概述Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于OP07A最大為25V），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱

36、信號等方面3.2特性超低偏移： 150V最大 。 低輸入偏置電流： 1.8nA 。 低失調(diào)電壓漂移： 0.5V/ 。 超穩(wěn)定，時間： 2V/month最大電源電壓范圍： 3V至22V工作電源電壓范圍是3V18V；OP07完全可以用單電源供電，你說的5V,-5V絕對沒有問題，用單5V也可以供電，但是線性區(qū)間太小，單電源供電，模擬地在1/2 VCC. 建議電源最好8V，否則線性區(qū)實在太小，放大倍數(shù)無法做大，一不小心，就充頂飽和了。我一直用+12V，-12V雙電源供電。 OP07外型圖片3.3管腳圖OP07芯片引腳功能說明： 1和8為偏置平衡(調(diào)零端)，2為反向輸入端，3為正向輸入端，4接地，5空腳

37、 6為輸出，7接電源+ 圖3 OP07內(nèi)部電路圖應(yīng)用調(diào)試電路圖 圖4 輸入失調(diào)電壓調(diào)零電路在本論文中該集成運放OP07的實際電路結(jié)構(gòu)圖由單片機控制的相關(guān)代碼如下：CAT5114的相關(guān)代碼：#include cat5114.hvoid DelayUS(uChar8 us)uChar8 i;for(i = 0; i us; i+)_nop_();void DelayMS(uInt16 ms)uChar8 x,y;for(x = 0; x ms; x+) for(y = 0; y 121; y+);void CAT5114_Init(void)uChar8 iCount;CAT_INC = 1;CA

38、T_U_D = 1;CAT_CS = 1;DelayUS(5);CAT_CS = 0;DelayUS(5);/ 使能器件CAT_U_D = 0;DelayUS(5);/ 方向為減/ 由于器件有32個抽頭，所以執(zhí)行32次，肯定清零for(iCount = 0; iCount 32; iCount+)CAT_INC = 1;DelayUS(2);CAT_INC = 0;DelayUS(2);/ 保存設(shè)定值CAT_INC = 1;DelayUS(5);CAT_CS = 1;DelayUS(5);void SetCAT5114(uChar8 DirVal,uChar8 StepVal)uChar8 iCount;CAT_INC = 1;DelayUS(5);CAT_CS = 0;DelayUS(5);/ 使能器件if(DirVal)CAT_U_D = 1;DelayUS(5);/ 遞增 elseCAT_U_D = 0;DelayUS(5);/ 遞減/ 設(shè)置遞增、遞減步進值for(iCount = 0; iCount StepVal; iCount+)CAT_INC = 1;DelayUS(2);CAT_INC = 0;D