摘 要: 設(shè)計了一種增益連續(xù)可調(diào)的寬帶直流放大器， 通過單片機(jī)AT89S52 控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLV5638來改變可變增益放大器AD8336增益的大小， 實(shí)現(xiàn)了增益連續(xù)變化及預(yù)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(xù)可調(diào)， 3 dB通頻帶0~ 10MH z， 其中在0 ~ 9MH z通頻帶內(nèi)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(shí)際電路中， 一般采用放大器實(shí)現(xiàn)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(tǒng)的影響， 且增益連續(xù)可調(diào)， 當(dāng)輸入信號范圍大時，能自動控制增益，輸出穩(wěn)定的信號。綜合考慮以上幾個方面， 提出了實(shí)現(xiàn)方案， 具體電路， 最后給出了仿真測試結(jié)果。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計方案

系統(tǒng)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(yùn)放THS3001?？勺冊鲆娣糯笃鞑捎肁D8336，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(diào)節(jié)輸出阻抗的功率放大網(wǎng)絡(luò)，提高帶負(fù)載能力；系統(tǒng)通過AT89S52實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)增益連續(xù)可調(diào)。系統(tǒng)框圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體框圖

2 硬件設(shè)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(dá)6 500 V / s的轉(zhuǎn)換速率， 420MH z的- 通頻帶和良好的帶內(nèi)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(shè)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(jìn)行放大， 放大信號通過單片機(jī)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)AD8336的增益大小， 根據(jù)不同的要求可以實(shí)現(xiàn)增益連續(xù)變化、穩(wěn)定增益變化和預(yù)置增益等功能。

圖3 增益控制模塊

2. 3 單片機(jī)增益預(yù)置控制電路

控制模塊采用單片機(jī)AT89S52， 通過控制TLC518輸出的兩路電壓差來調(diào)節(jié)AD8336的增益，從而實(shí)現(xiàn)0 dB 到60 dB 連續(xù)可調(diào)的增益控制?？刂齐娐啡鐖D4所示。

圖4 單片機(jī)控制模塊

3 軟件設(shè)計

軟件設(shè)計基于模塊化和層次化的設(shè)計原則， 模塊包含液晶模塊、鍵盤掃描模塊， 串口驅(qū)動模塊、DA控制模塊， 主程序采用狀態(tài)機(jī)的設(shè)計方式實(shí)現(xiàn)。主程序通過鍵盤掃描的形式判斷各個按鍵的狀態(tài)， 并將按鍵的狀態(tài)存儲到一個先入先出的緩沖區(qū)， 等待系統(tǒng)的處理， 增強(qiáng)系統(tǒng)對按鍵的處理能力。系統(tǒng)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(shè)計電路采用Tina軟件進(jìn)行仿真， 設(shè)VG ain為- 0. 122 4 V， 仿真結(jié)果如下， 分析可得， 3 dB通頻帶大于0~ 10MH z; 在0~ 9MHz通頻帶內(nèi)增益起伏 1 dB。

圖6 通頻帶仿真結(jié)果

4. 2 測試

用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生10mV ( 0H z)的直流信號， 接到寬帶直流放大器的輸入端， 調(diào)節(jié)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(shù)據(jù)如表4所示， 由測試數(shù)據(jù)可知， 設(shè)計的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了直流放大器的設(shè)計。

表1 直流測試

5 結(jié)語

根據(jù)數(shù)字系統(tǒng)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(shè)計過程和仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明， 采用該設(shè)計能實(shí)現(xiàn)增益的預(yù)置以及連續(xù)可調(diào)， 基本能滿足寬帶直流放大器的應(yīng)用需要。