基于AD603的程控放大器

1、 本科課程設(shè)計 題 目 ： 寬帶程控放大器 姓 名 盧少林 學(xué) 號 2008130330 院 （系） 物理與信息科學(xué)學(xué)院電子系 專業(yè)、年級 電子信息科學(xué)與技術(shù) 2008級 指導(dǎo)教師 朱晉 二一一年十月概要本設(shè)計是采用AD603可控增益放大器芯片設(shè)計的一款高增益，高寬帶直流放大器，采用兩級級聯(lián)放大電路了，提高了放大增益，擴展了通頻帶寬，而且具有良好的抗噪聲系數(shù)，采用AT89S52芯片控制數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC0832芯片)進行程控放大控制，在020MHz頻帶內(nèi)，放大倍數(shù)在0-40dB之間進行調(diào)節(jié)，增益起伏為1dB。系統(tǒng)具有鍵盤輸入預(yù)置，增益可調(diào)和液晶顯示，具有很強的實際應(yīng)用能力。關(guān)鍵詞：AD603,A

2、T89S52,DAC0832，寬帶直流放大器，程控放大器，高增益放大器 系統(tǒng)方案框圖信號輸入電路峰值檢波電路信號輸出電路衰減電路1602液晶顯示鍵盤控制功率放大電路AD603程控放大電路DAC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換AT89S52電源設(shè)計原理： 本設(shè)計采用模塊化組合而成，共有十個模塊，各模塊的分析如下所示，采用模塊分析的原因是便于檢測，容易對系統(tǒng)進行進一步的改進與研究。小信號（10MHz，50mV）從函數(shù)發(fā)生器進入信號輸入，經(jīng)衰減50倍后被送入AD603進行放大處理，然后送入AD811功率放大外加20歐姆的負載電阻，AD603的放大倍數(shù)由單片機AT89S52芯片經(jīng)過D/A模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，控制電壓轉(zhuǎn)換模塊

3、控制，放大倍數(shù)有鍵盤輸入，并在1602液晶上顯示出來，函數(shù)信號發(fā)生器輸出的信號和系統(tǒng)輸出信號分別通過峰值檢波電路，將信號的峰值讀入單片機中，并在1602液晶上顯示出來，以便于驗證實驗的正確性。信號輸入衰減電路由于函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生的小信號經(jīng)過信號線輸出到電路輸入端的過程中，由于環(huán)境干擾可能導(dǎo)致干擾信號的幅度較輸入信號的幅度還大，從而導(dǎo)致程控放大器不能正常工作，因此本實驗增加了高寬帶的衰減電路，衰減幅度是50倍，使函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生較大的信號，經(jīng)過衰減電路進入系統(tǒng)中，能夠有效的減小干擾而使程控放大器正常工作。本實驗采用OPA642芯片作為衰減電路的核心，OPA642具有高寬帶，抗干擾能力強等優(yōu)點

4、，能夠很好保證電路的性能指標。AD603程控放大模塊AD603是美國AD公司繼AD600后推出的寬頻帶、低噪聲、低畸變、高增益精度的壓控VGA芯片?？捎糜赗F/IF系統(tǒng)中的AGC電路、視頻增益控制、A/D范圍擴展和信號測量等系統(tǒng)中。 以下是AD603芯片引腳功能圖AD603的三種模式模式一：將VOUT與FDBK短路，即為寬頻帶模式（90MHz寬頻帶），AD603的增益設(shè)置為-11.07dB+31.07dB. 模式二：VOUT與FDBK之間外接一個電阻REXT，F(xiàn)DBK與COMN端之間接一個5.6uF的電容頻率補償。根據(jù)放大器的增益關(guān)系式，選取合適的REXT，可獲得所需要的模式一與模式三之間的增

5、益值。當(dāng)REXT=2.15千歐時，增益范圍為-1+41dB。 模式三：VOUT與FDBK之間開路，F(xiàn)DBK對COMN連接一個18uF的電容用于擴展頻率響應(yīng)，該模式為高增益模式，其增益范圍為+8.92+51.07dB，帶寬為9MHz.本設(shè)計采用模式二 增益G(dB)與控制電壓VG之間的關(guān)系為：GdB）=40VG+Goi（i=1,2,3），其中VG=VGPOS-VGNEG（單位為伏特），Goi分別為三種不同模式的增益常量：GO1=10dB，GO2=1030dB（由REXT決定，當(dāng)REXT=2.15千歐時，GO2=20dB），GO3=30dB。本試驗采用模式二，即控制電壓控制在-0.5V+0.5V之

6、間，就能保證放大器放大倍數(shù)在0dB40dB之間連續(xù)可調(diào)，根據(jù)程序設(shè)計， 可以保證放大倍數(shù)最小步進為0.1dB。上圖為基于AD603的可控放大器的原理圖AD811功率放大模塊功率放大電路采用了OPA690射級跟隨器與AD811射頻功放芯片構(gòu)成，OPA690是高寬帶的功率放大器，其組成的射級跟隨器能有效的將后級電路與前級電路進行隔離，且具有500MHz的帶寬，足以放大本實驗所要求的范圍（020MHz帶寬），AD811是應(yīng)用與視頻處理上的視頻功率放大器，在放大倍數(shù)為1的情況下，能保持140MHz的帶寬，能驅(qū)動150歐姆的負載電阻起到良好的功率放大作用。CPU-AT89S52控制模塊本實驗采用的CPU

7、是51系列單片機中的AT89S52芯片，AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程的Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非意失性技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級

8、中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。AT89S52最小系統(tǒng)模塊原理圖AT89S52控制模塊利用外部12MHz的晶振讓單片機內(nèi)部工作，晶振旁邊所接的兩個小電容是為將晶振的一些雜波進行一個過濾，即起著一個濾波器的作用，能夠更好的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其中31腳EA接高電平（+5V）模式,即使用AT89S52芯片內(nèi)部的ROM，因為本試驗不

9、需要使用外部存儲器，這樣接線便于連接與易于實現(xiàn)，復(fù)位電路采用按鍵即復(fù)位的形式，如上圖所示，當(dāng)9腳為高電平的瞬間，單片機復(fù)位，即單片機重新開始工作，原來存儲在單片機中的內(nèi)容會消失，復(fù)位電路下面采用的電阻是起著一個保護的作用，能夠控制電流值而不讓單片機損壞。上圖所示的最小系統(tǒng)電路是單片機電路中比較成熟的一個電路，具有穩(wěn)定性好。D/A轉(zhuǎn)換模塊D/A轉(zhuǎn)換采用的是DAC0832芯片進行D/A轉(zhuǎn)換，DAC0832輸出的信號是電流信號，因此抗干擾能力很強，精度較高，輸出電路采用兩級OP07構(gòu)成的后級電路，將電流信號轉(zhuǎn)換為05V的電壓信號，第一級OP07采用的是反向放大器，將數(shù)字信號值轉(zhuǎn)化為-5V0V的電壓信

10、號，第二級OP07電路也采用反向放大電路，將-5V0V電壓值轉(zhuǎn)化為05V電壓值，以便于后級電路的使用。DAC0832市場上比較常見且較便宜的8位D/A轉(zhuǎn)換芯片，便于集成化與工業(yè)生產(chǎn)使用。D/A轉(zhuǎn)換模塊原理圖控制電壓轉(zhuǎn)換模塊電壓轉(zhuǎn)換模塊是將dac0832輸出的0+5V電壓，轉(zhuǎn)換為能夠控制AD603的-0.5V+0.5V電壓，主要通過TL431穩(wěn)壓電路產(chǎn)生一個穩(wěn)定的+2.5V電壓，與DAC0832產(chǎn)生的05V電壓一起通過OP07構(gòu)成的差動放大器使減法器輸出電壓為-0.5V+0.5V，然后將輸出的電壓通過UA741構(gòu)成的電壓跟隨器，防止AD603對電壓轉(zhuǎn)換模塊進行干擾，而使實驗結(jié)果出現(xiàn)誤差。使電路恰

11、好可以對AD603進行控制，使其放大倍數(shù)恰好可以在040dB持續(xù)可調(diào)，最小分辨率為0.1dB。峰值檢波電路模塊峰值檢波電路利用二極管單向?qū)ㄐ裕c電容充電性和與電子串聯(lián)構(gòu)成的放電電路，即可將INPUT處的波形峰值檢測出來，本實驗采用的二極管峰值檢波電路所使用的二極管為高頻二級管（因所檢測信號的頻率最高達到20MHz因此不能用一般的普通二極管作為檢波），通過檢波電路檢測出波形的峰值，通過ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換再通過AT89S52對信號峰值進行處理，然后在1602液晶上顯示出來。峰值檢波電路模塊原理圖LCD1602液晶顯示模塊1602字符型液晶是16引腳線的LCD，能夠同時顯示16*02即32字符

12、（16列2行），1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符包括：阿拉伯?dāng)?shù)字，英文大小寫，常用符號等，每個符號有一個固定的代碼，代碼采用ASCII碼編碼，在本試驗中直接編程即可，1602液晶是通過先選擇所要顯示字符的位置，然后再將所要顯示的字符代碼寫入以完成一個字符的顯示。本實驗1602液晶第一行顯示放大倍數(shù)，第二行分別顯示輸入信號的峰值與輸出信號的峰值。 1602液晶顯示模塊原理圖矩陣鍵盤放大倍數(shù)輸入模塊4*4矩陣鍵盤采用下圖所示的連接線路，采用行列管理形式，采用單片掃描形式來判斷那個鍵被按下，鍵盤采用一個第一行的四個鍵，分別標號為1，2，3號鍵，1號鍵

13、按下表示放大倍數(shù)（dB）十位加一，2號鍵按下表示放大倍數(shù)（dB）各位加一，三號鍵按下表示放大倍數(shù)（dB）小數(shù)位加一，鍵盤掃描中采用松手檢測技術(shù)使鍵盤的靈敏度較高具有一定的實際使用價值。 矩陣鍵盤模塊原理圖線性穩(wěn)壓電源模塊本實驗所使用到的電源為+5V,-5V,+12V,-12V的電壓，因為采用的電源比較多，市場上所提供的電源很難驅(qū)動，因此本實驗采用7805，7812，7905，7912自己設(shè)計構(gòu)成的線性穩(wěn)壓電源，能夠提供足夠的電壓與電流來保證本試驗的進行。經(jīng)過試驗的驗證本電壓穩(wěn)定性好，在小信號020MHz的帶寬中能保證試驗的效果，而不會因為電源而帶入干擾而使輸出信號波形發(fā)生變化。本電源先通過變壓

14、器將220V的交流電降壓為15V的交流電，然后通過整流二極管進行整流，隨后通過電容濾波器與穩(wěn)壓器（7805，7812，7905，7912）最后輸出電壓還要通過多級濾波電路（原理圖上只畫了一個），以保證輸出的直流電壓穩(wěn)定而不含有高頻分量，以免對試驗產(chǎn)生干擾。 線性穩(wěn)壓電源模塊原理圖試驗結(jié)果： 本實驗實際輸入小信號為50mV,020MHz,鍵盤控制放大倍數(shù)為040.0dB，最小0.1dB可調(diào)，放大倍數(shù)為40.0dB時，輸入信號頻率為15MHz，通過峰值檢波電路，輸出信號為120mV,輸入信號檢測為58mV,用示波器測量的輸入信號為55mV，輸出信號為114mV，因為自制峰值檢波電路有一定的誤差，但

15、是基本上符合試驗要求。自制線性穩(wěn)壓電源通過示波器進行測量時，+5，-5，+12，-12四檔電壓時紋波大約為100mV，穩(wěn)定性良好，保證了實驗的正常運行?？傮w來說本試驗結(jié)果達到了預(yù)期的目標。參考文獻： 電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分 第五版）閻石 高等教育出版社 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分 第五版）康華光 高等教育出版社 集成電路原理與應(yīng)用（第二版） 譚博學(xué)，苗匯靜 電子工業(yè)出版社 單片機應(yīng)用實踐教程 鄭阿奇 電子工業(yè)出版社 C語言程序設(shè)計 譚浩強 清華大學(xué)出版社單片機原理及應(yīng)用 楊恢先 黃灰先 國防科技大學(xué)出版社單片機C語言應(yīng)用100例 王東峰編著 電子工業(yè)大學(xué)出版社元件清單AT89S52單片機 1片AD

16、C0832 2片DAC0832 1片OPA642功放 2片OPA690功放 1片AD811視頻功放芯片 1片電阻,電容，發(fā)光二極管 整流二極管 若干按鈕開關(guān) 若干1602液晶 1片OP07功放 3片UA741功放 1片 導(dǎo)線 若干萬能板 2塊 變壓器（220V20V） 1個7805，7905，7812，7912 各1個TL431 穩(wěn)壓二極管 1個上圖為基于AD603的可控放大器的實物圖附錄：系統(tǒng)全部程序#include#includesbit rs=P20;sbit rw=P21;sbit e=P22;sbit busy=P07;sbit ds=P23;sbit sh=P24;sbit st=

17、P25;unsigned char a=sheji dasai;unsigned char num;void delayms(unsigned char m)unsigned char i,j;for(i=0;i100;i+) for(j0;j-);bit bussy(void)bit result;rs=0; rw=1; e=1; _nop_(); _nop_(); result=busy; e=0; return result;void write_com(unsigned char x)while(bussy()=1);rs=0;rw=0;e=0;_nop_();P0=x;_nop_()

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19、while(P1!=0xfe)delayms(10);while(P1!=0xfe)switch(P1)case 0xee: num=1; break;case 0xde: num=2; break; case 0xbe: num=3; break; case 0x7e: num=4; break;while(P1!=0xfe);P1=0xfd;while(P1!=0xfd)delayms(10);while(P1!=0xfd)switch(P1)case 0xed: num=5; break;case 0xdd: num=6; break; case 0xbd: num=7; break;

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