摘 要: 設計了一種增益連續可調的寬帶直流放大器， 通過單片機AT89S52 控制數模轉換器TLV5638來改變可變增益放大器AD8336增益的大小， 實現了增益連續變化及預置增益以及顯示的功能; 此寬帶直流放大器電壓增益在0 dB~ 60 dB連續可調， 3 dB通頻帶0~ 10MH z， 其中在0 ~ 9MH z通頻帶內增益起伏 1 dB， 最大輸出電壓正弦波有效值Vo 10 V 并無明顯失真。

在實際電路中， 一般采用放大器實現信號的放大， 要求其線性好， 具有足夠的增益來抑制后級電路的噪聲對系統的影響， 且增益連續可調， 當輸入信號范圍大時，能自動控制增益，輸出穩定的信號。綜合考慮以上幾個方面， 提出了實現方案， 具體電路， 最后給出了仿真測試結果。

1 系統整體設計方案

系統分為信號處理和控制電路兩部分。信號處理電路主要由跟隨器模塊、可變增益放大器電路和功率放大電路組成。前級放大模塊采用超高速運放THS3001。可變增益放大器采用AD8336，其在60dB 的增益范圍提供100 MH z帶寬，并且易于DAC控制。輸出部分采用分立的高頻元件組成能調節輸出阻抗的功率放大網絡，提高帶負載能力；系統通過AT89S52實現系統的控制，將鍵盤和ALPS 旋鈕輸入信號通過DAC 輸出，以控制AD8336 的放大增益，實現增益連續可調。系統框圖1所示。

圖1 系統整體框圖

2 硬件設計

2. 1 前級跟隨電路

前級跟隨電路以THS3001為核心， 它具有高達6 500 V / s的轉換速率， 420MH z的- 通頻帶和良好的帶內平坦度， 在110MH z時， 增益僅下降0. 1 dB。

它有效地增大了輸入阻抗。設計跟隨模塊見圖2。

圖2 跟隨電路

2. 2 增益放大電路

增益放大模塊由AD8336超高頻寬帶放大集成電路及外圍電路組成， 將前級THS3001輸出的信號進行放大， 放大信號通過單片機進行控制實現AD8336的增益大小， 根據不同的要求可以實現增益連續變化、穩定增益變化和預置增益等功能。

圖3 增益控制模塊

2. 3 單片機增益預置控制電路

控制模塊采用單片機AT89S52， 通過控制TLC518輸出的兩路電壓差來調節AD8336的增益，從而實現0 dB 到60 dB 連續可調的增益控制。控制電路如圖4所示。

圖4 單片機控制模塊

3 軟件設計

軟件設計基于模塊化和層次化的設計原則， 模塊包含液晶模塊、鍵盤掃描模塊， 串口驅動模塊、DA控制模塊， 主程序采用狀態機的設計方式實現。主程序通過鍵盤掃描的形式判斷各個按鍵的狀態， 并將按鍵的狀態存儲到一個先入先出的緩沖區， 等待系統的處理， 增強系統對按鍵的處理能力。系統主程序見圖5。

圖5 程序流程圖

4 仿真與測試

4. 1 增益通頻帶仿真測試

將設計電路采用Tina軟件進行仿真， 設VG ain為- 0. 122 4 V， 仿真結果如下， 分析可得， 3 dB通頻帶大于0~ 10MH z; 在0~ 9MHz通頻帶內增益起伏 1 dB。

圖6 通頻帶仿真結果

4. 2 測試

用函數發生器產生10mV ( 0H z)的直流信號， 接到寬帶直流放大器的輸入端， 調節增益旋鈕， 使放大器增益為60dB， 采用示波器察看輸出端的波形是否為直流形式， 并讀出其幅度。測試數據如表4所示， 由測試數據可知， 設計的系統實現了直流放大器的設計。

表1 直流測試

5 結語

根據數字系統對寬帶直流放大器的要求， 介紹了一種基于AD8336的寬帶直流放大器的設計過程和仿真結果。仿真結果表明， 采用該設計能實現增益的預置以及連續可調， 基本能滿足寬帶直流放大器的應用需要。

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