1.2M寬帶直流放大器開題報告ppt課件

1、10M寬帶直流放大器寬帶直流放大器的研究與實現(xiàn)的研究與實現(xiàn) 答辯人答辯人: 劉龍劉龍 周成民周成民 指導老師指導老師:楊小鄔老師楊小鄔老師研究背景n隨著微電子技術的發(fā)展，人們迫切地要求能夠遠距離隨時隨地迅速而準確地傳送多媒體信息。于是，無線通信技術得到了迅猛的發(fā)展，技術也越來越成熟。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也越來越高。直寬帶放大器在科研中具有重要作用，寬帶運算放大器廣泛應用于AD轉換器、DA轉換器、有源濾波器、波形發(fā)生器、視頻放大器等電路。例如在通訊、廣播、雷達、電視、自動控制等各種裝置中

2、。因此寬帶直流放大器應用十分廣泛，有非常好的市場前景。寬帶直流能夠放大直流信號或變化極其緩慢的交流信號，它廣泛應用于自動控制儀表，醫(yī)療電子儀器，電子測量儀器等。目前在無線通信、移動電話、衛(wèi)星通信網、全球定位系統(tǒng)(GPS)、直播衛(wèi)星接收(DBS)、ITS通信技術及毫米波自動防撞系統(tǒng)等領域有著廣闊的應用前景，在光傳輸系統(tǒng)中，寬帶直流放大器也同樣占有重要地位。 研究目的和意義n在現(xiàn)代電子設備、通訊設備和科研生產中常需要利用放大電路將傳感器輸出的微弱信號或通信接收端接收到空中微弱的信號進行提取、放大。只有將信號放大到一定程度才能滿足后級設備的要求，使分析結果正確。同時很多設備還要求具有一定輸出功率，才

3、能驅動后級設備或使通信的發(fā)射端將信號有效傳輸到接收端。然而面對多種多樣的放大要求，現(xiàn)在的放大電路難以在頻帶、增益動態(tài)范圍、功率等參數滿足設計要求。為此，我們在這里設計一種寬帶直流放大器，該直流放大器的頻率從0 Hz到10 MHz，增益調節(jié)范圍為075 dB，帶寬可設置為5 MHz或10 MHz兩種，后級功率放大電路可輸出20 V的峰峰值。使該系統(tǒng)能夠滿足一般生產科研實驗要求，可應用于多種場合，并具有推廣性。同時本設計也能擴展寬帶放大器的在技術領域的用途，提高利用率，滿足技術要求。提高技術水平，對我們的技術水平也能起到一定的推進作用。研究內容n本課題基于壓控放大器設計，由前級放大模塊、增益控制模

4、塊、后級功率放大模塊、A/D(D/A)模塊、顯示模塊和電源模塊組成。采用STC89c52單片機作為微控制器，以可編程增益放大器AD603為放大電路的核心，設計并制作了具有增益預置和程控等功能的寬帶直流放大器及所使用的直流電源。由AD603級聯(lián)組成增益放大器，實現(xiàn)增益-2060dB范圍內可按5dB步進調節(jié)或連續(xù)可調，且在09MHz通頻帶內增益起伏在1dB以下；互補三極管射級跟隨高功率輸出在50負載上最大輸出電壓有效值Vo10V，波形無明顯失真;功放輸出信號經有效值檢波后，通過10位A/D轉換芯片TLC1549，將模擬電壓的有效值轉換成數字信號，并送微控制器實現(xiàn)增益預置與顯示。 擬采用的技術方案擬

5、采用的技術方案一、可控增益放大器方案一：簡單的放大電路可以由三極管搭接的放大電路實現(xiàn),為了滿足增益60dB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生反饋電壓調節(jié)前級電路實現(xiàn)自動增益的調節(jié)。本方案由于大量采用分立元件,如三極管等,電路比較復雜,工作點難于調整,尤其增益的定量調節(jié)非常困難。此外,由于采用多級放大,電路穩(wěn)定性差,容易產生自激現(xiàn)象。 擬采用的技術方案擬采用的技術方案n方案二：為了易于實現(xiàn)最大60dB增益的調節(jié),可以采用D/A芯片AD7520的電阻權網絡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轉換芯片,其輸出Vout=DnVref/2

6、10,其中Dn為10位數字量輸入的二進制值,可滿足210=1024擋增益調節(jié),滿足題目的精度要求。它由CMOS電流開關和梯形電阻網絡構成,具有結構簡單、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對輸入參考電壓Vref有一定幅度要求,為使輸入信號在mVV每一數量級都有較精確的增益,最好使信號在到達AD7520前經過一個適應性的幅度放大調整,再通過AD7520衰減后進行相應的后級放大,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)起來比較復雜,而且轉化非線性誤差

7、大,帶寬只有幾kHz,不能滿足頻帶要求。擬采用的技術方案擬采用的技術方案n方案三：根據題目對放大電路的增益可控的要求,考慮直接選取可調增益的運放實現(xiàn),如運放AD603。其內部由R-2R梯形電阻網絡和固定增益放大器構成,加在其梯型網絡輸入端的信號經衰減后,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進行運算并控制D/A芯片輸出控制電壓得來,從而實現(xiàn)較精確的數控。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20dB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60dB的增益。

8、這種方法的優(yōu)點是電路集成度高、條理較清晰、控制方便、易于數字化用單片機處理。所以本電路采用方案三。擬采用的技術方案擬采用的技術方案二、后級固定增益放大器由兩片AD603級聯(lián)構成的前級放大電路,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、有詳細的文檔說明?？墒穷}目要求輸出3V以上有效值,而在電子市場很難買到這樣的芯片,而我們買到的如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

9、：使用分立元件自行搭建后級放大器。使用分立元件設計困難,調試繁瑣,可是卻可以經過計算得到最合適的輸入輸出阻抗、放大倍數等參數,電阻電容可根據需要更換,在此時看來較集成電路靈活。此電路選擇方案二。擬采用的原理框圖 系統(tǒng)原理框圖 n根據題目的要求，本設計主要分為三個模塊電路：前級放大電路、AGC自動增益電路和后級放大電路。結合考慮過的各種方案，充分利用模擬和數字系統(tǒng)各自的優(yōu)點，采用簡單的控制放大器增益的方法，后級放大器使用由分立元件設計的推挽互補輸出放大器，提高了輸出電壓有效值。如圖系統(tǒng)原理框圖所示。輸入信號經前級可控增益放大，其放大倍數由電阻來調整AD603的控制電壓。而在AGC模式下，此控制電

10、壓是由AGC電路的反饋電壓得到。經過前級放大后的信號最后經過后級放大得到需要的輸出信號。研究方法n搜集國內外對該課題所涉及方面的研究資料，掌握當前的研究進展以及研究方向。n對目前已有的方案進行進一步的研究，了解已有的一些算法的優(yōu)點和不足，并對其提出改進或者提出新的方案。n對改進方案或新提出的方案進行仿真、設計，論證方案的可行性。關鍵技術關鍵技術n跟隨、反相電路的設計n差分放大電路的設計n增益控制電路的設計n補償電路的設計 n各級增益控制的設計n通頻帶選擇網絡的設計n程控放大電路的設計n電源模塊的設計nSTC89C51RC/RD+系列單片機nstc89c52的定時/計數器編程n相關匯編語言 設計實現(xiàn)中的難點問題（1抑制直流零點漂移在實際電路中，輸出漂移會較為明顯，單級產生的零點漂移會是負漂移。中放設計中我們抑制漂移的方法是，輸入信號從第一級運放的正向端輸入，輸出至第二級運放的反向輸入端，且由放大倍數相同和選用元件參數盡可能一致，這種方法可使相鄰兩級的漂移相互抵消，可達到抑制漂移目的（2通頻帶內增益起伏控制及放大電路的穩(wěn)定性本設計電路電壓增益在通頻帶內波動較明顯，通過對各級放大電路進行頻率補償，所以在電源端增加去耦0.1uF和100uF電容，電容電阻的引線部分也要盡可能的短，并且采用屏蔽盒對系統(tǒng)電路板進行