寬帶放大器設(shè)計(jì)與總結(jié)報(bào)告

1、寬帶放大器設(shè)計(jì)與總結(jié)報(bào)告摘要：本系統(tǒng)主要由前置放大電路、可步進(jìn)調(diào)節(jié)電路、功率放大電路、電壓放 大倍數(shù)檢測(cè)電路、單片機(jī)控制顯示電路和電源轉(zhuǎn)換電路六部分組成。前置放大電 路電壓放大倍數(shù)為50,由兩級(jí)0PA842構(gòu)成?？刹竭M(jìn)調(diào)節(jié)電路包括按鍵、單片機(jī)、 D/A轉(zhuǎn)換器、程序控放大器，其電壓放大倍數(shù)為1100。功率放大電路由兩片 THS3091芯片等組成，電壓放大為2倍。電壓放大倍數(shù)檢測(cè)電路中單片機(jī)將經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的前置放大電壓信號(hào)與輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行比較，由顯示器輸出電 壓與輸入電壓比值。在整個(gè)系統(tǒng)的帶寬為20Hz5MHz,電壓放大滿足基本要求。 輸出負(fù)載50Q,電路輸出電壓峰峰值不小于10V,輸

2、出波形無明顯失真。由液晶 顯示，人機(jī)界面友好，有較強(qiáng)的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：可步進(jìn)調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)檢測(cè) MSP-EXP430G2553系統(tǒng)方案比較與選擇1. 1中間級(jí)放大電路方案一、采用分離元件進(jìn)行中間級(jí)放大調(diào)理，由于信號(hào)帶寬高，采用分離元 件電路復(fù)雜、調(diào)試繁瑣，而且分立元件的噪聲和分布電容不容易解決?？紤]到在 短時(shí)間內(nèi)不容易做出來，所以不采用此方案。方案二、采用集成芯片電路，例如采用寬帶、低噪聲、電壓反饋芯片0PA842 構(gòu)成中間級(jí)放大電路。反饋電阻用電位器，使得電路的放大倍數(shù)連續(xù)可調(diào)。電路 的應(yīng)用更加靈活，方便。1.2功率放大電路方案一、用分離元件，此方案元器件成本低，易于購置，但是設(shè)計(jì)、調(diào)試難

3、 度太大。在短時(shí)間內(nèi)手工制作的電路板難以達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求，因此不采用此 方案。方案二、采用功率放大芯片。這種方法簡單，調(diào)節(jié)方便。但是集成功放一般 用于音頻放大，無法滿足帶寬的需要。方案三、采用驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力較大的放大器實(shí)現(xiàn)。可以利用兩片THS3091級(jí) 聯(lián)，構(gòu)成功率放大電路。THS3091是一款高壓、低失真、電流反饋運(yùn)算放大器, 它的帶寬高達(dá)210M11Z (G = 2,RL=100)o其最大輸出電流為250mA,若用一片 THS3091,驅(qū)動(dòng)不了題目要求的最大不失真電壓峰峰值10V的輸出。比較方案一、方案二和方案三，方案二雖然簡單,但是帶寬達(dá)不到題目要求。 方案三比較常用，實(shí)現(xiàn)較簡單，調(diào)節(jié)方

4、便，經(jīng)測(cè)試各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 所以選擇方案三。1.3單片機(jī)控制電路方案一、采用通俗的51單片機(jī)，51單片機(jī)運(yùn)用廣泛，有良好的知識(shí)做基礎(chǔ)，上手快，但是單片機(jī)內(nèi)部不含ADC,電路需要外接A/D轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)其功能。方案二、系統(tǒng)采用MSP430G2553作為控制芯片，MSP430G2553內(nèi)部有豐富的 資源，6個(gè)8位并行口其中有兩個(gè)有中斷功能，12位的ADC,強(qiáng)大的定時(shí)器，大 容量的RAM和ROM。MSP43O單片機(jī)最大的特色就是超低功耗，適合低功耗的應(yīng)用 場(chǎng)合。比較兩種方案，方案二外圍電路更加簡單，所以選擇方案二。1.4有效值檢測(cè)方案一、直接使用有效值檢測(cè)芯片AD637,電路結(jié)構(gòu)簡單，可以

5、直觀的顯示 電路的有效值。方案二、采用峰值檢測(cè)電路。電路主要由兩片寬帶運(yùn)放0PA820和高頻二極 管構(gòu)成，輔助于電阻和電容，輸出端的濾波電容儲(chǔ)存能量。再通過單片機(jī)來進(jìn)行 有效值的計(jì)算顯示。方案一電路能夠很好實(shí)現(xiàn)有效值值檢測(cè)，方案二電路,測(cè)量誤差太大不予考 慮.方案描述及系統(tǒng)框圖系統(tǒng)由運(yùn)算放大部分、有效值檢測(cè)部分、單片機(jī)控制顯示部分以及開關(guān)電源 部分組成。放大電路由三級(jí)放大組成。實(shí)驗(yàn)只提供+5V電源，但實(shí)驗(yàn)中不同的集 成芯片要求的供電電壓不同，因此需要電源轉(zhuǎn)換電路，利用開關(guān)電源將+5V電源 轉(zhuǎn)換為一5V和15V電壓。單片機(jī)經(jīng)過A/D采樣計(jì)算后，由LCD顯示電的電壓有 效值和峰峰值。鍵盤可以實(shí)現(xiàn)單

6、片機(jī)復(fù)位和顯示轉(zhuǎn)換。D/A轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換鍵盤顯示器放大器的穩(wěn)定放大器深度負(fù)反饋時(shí)輸出信號(hào)帶有一定的紋波。此時(shí)需要在輸出口加一個(gè)小 電容,消除高頻的紋波干擾。為抑制干擾，在放大器電源兩端并接電容可以消除。 設(shè)計(jì)系統(tǒng)各個(gè)單元電路間的阻抗匹配，這樣提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。將單片機(jī)的數(shù) 字電源和模擬電路的電源隔開，同時(shí)數(shù)字地和模擬地電源地一點(diǎn)相連，防止數(shù)字 系統(tǒng)的干擾進(jìn)入模擬系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果4.1測(cè)試條件在普通實(shí)驗(yàn)室條件下，+220V電源供電，負(fù)載RL=50Q利用信號(hào)發(fā)生器提供 輸入信號(hào)，用數(shù)字示波器對(duì)電路的輸入和輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。4. 2測(cè)試儀器直流穩(wěn)壓電源FDPS-500B型；數(shù)字示波器CS-412

7、5A型；函數(shù)信號(hào)發(fā)生器； 數(shù)字式萬用表。3測(cè)試結(jié)果電路各模塊在測(cè)試時(shí)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。整體帶寬可達(dá)20Hz5MHz，實(shí)現(xiàn) 了電壓放大100IO%可步進(jìn)調(diào)節(jié)；增益穩(wěn)定，波動(dòng)小于3dB；輸出負(fù)載50Q, 在題設(shè)條件下波形無明顯失真?？偨Y(jié)本文所設(shè)計(jì)的寬帶放大器具有較強(qiáng)的小信號(hào)放大能力和很寬的頻帶范圍。題 目所要求的基本要求己經(jīng)達(dá)到，而且完成了部分發(fā)揮部分。在調(diào)試中采用先分級(jí) 調(diào)試，然后系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的方法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境干擾很多，需要采用很多的防護(hù)措施。整個(gè)系統(tǒng)要 擺成一條直線，不能將功放部分?jǐn)[到輸入那邊去了，以免對(duì)輸入的干擾造成自激。 信號(hào)發(fā)生器和數(shù)字示波器要插在一個(gè)插板上，對(duì)著兩臺(tái)儀器共地，可以減少外界 的干擾。芯片燒熱后，放大倍數(shù)也會(huì)變大。我們平時(shí)調(diào)試的時(shí)候都是調(diào)了一段時(shí)間， 所以