1、增益可調(diào)放大器的設(shè)計(jì)扌商要 本設(shè)計(jì)利用兩級(jí)可控增益放大器AD603芯片為設(shè)計(jì)核心，根據(jù)AD603的放大原理公式計(jì) 算出實(shí)現(xiàn)指標(biāo)增益所需要的反饋電阻值，實(shí)現(xiàn)增益控制;同時(shí)使用了多種抗干擾措施以減少噪聲并 抑制高頻自激，使得系統(tǒng)抗干擾能力加強(qiáng)，工作穩(wěn)定性達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。設(shè)計(jì)的可控增益放大器通過(guò) 仿真調(diào)試，能夠滿足通頻帶10Hz5MHz穩(wěn)定指標(biāo)的要求，實(shí)現(xiàn)增益在056dB的線性可調(diào)， 增益誤差小于14dB,系統(tǒng)噪聲小于20mV。系統(tǒng)達(dá)到了寬頻帶、低噪聲、工作穩(wěn)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)關(guān)鍵詞 AD603 放大器 增益控制 通頻帶第一章 緒論課題的背景及選題的意義近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及，多媒體信息的高速傳

2、輸呈現(xiàn)飛速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。放大器 作為集成電路的一種的重要的組成部分是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前集成放大器的研究主要集中在多 級(jí)運(yùn)放的補(bǔ)償、寬帶高速運(yùn)放、滿足專用放大器的特殊結(jié)構(gòu)和提高通用放大器指標(biāo)的方法等這幾個(gè) 方向。但是可變?cè)鲆娣糯笃鞯难芯繃?guó)外開(kāi)展較多，國(guó)內(nèi)目前已有少量關(guān)于可變?cè)鲆娣糯笃鞯难芯浚?主要是基于 CMOS 工藝的可變?cè)鲆娣糯笃髟O(shè)計(jì)方法。寬帶放大器在光纖通信、電子戰(zhàn)設(shè)備及微波 儀表等方面應(yīng)用越來(lái)越廣泛。這些系統(tǒng)一般要求放大器具有增益可調(diào)、寬頻帶、低噪聲、工作穩(wěn)定 等特點(diǎn)?？勺?cè)鲆娣糯笃魇且环N通過(guò)改變電路某一參量對(duì)放大器增益進(jìn)行調(diào)節(jié)的放大器，廣泛應(yīng)用 于無(wú)線通訊、醫(yī)療設(shè)備、助聽(tīng)器、磁盤驅(qū)動(dòng)

3、等領(lǐng)域。放大器的分類（1）通用型集成運(yùn)算放大器 通用型集成運(yùn)算放大器是指它的技術(shù)參數(shù)比較適中，可滿足大多數(shù)情況下的使用要求。通用型集成運(yùn)算放大器又分為I型、II型和III型，其中I型屬低增益運(yùn)算放大器，11型屬中 增益運(yùn)算放大器，111型為高增益運(yùn)算放大器。I型和II型基本上是早期的產(chǎn)品，其輸入失調(diào) 電壓在 2mV 左右，開(kāi)環(huán)增益一般大于 80dB 。（2）高精度集成運(yùn)算放大器 高精度集成運(yùn)算放大器是指那些失調(diào)電壓小，溫度漂移非常小，以及增益、共模抑制比非常高的運(yùn)算放大器。 這類運(yùn)算放大器的噪聲也比較小。 其中單片高精度集成運(yùn)算放大器的 失調(diào)電壓可小到幾微伏，溫度漂移小到幾十微伏每攝氏度。（3

4、）高速型集成運(yùn)算放大器高速型集成運(yùn)算放大器的輸出電壓轉(zhuǎn)換速率很大，有的可達(dá) 23Kv/uS。（4）高輸入阻抗集成運(yùn)算放大器 高輸入阻抗集成運(yùn)算放大器的輸入阻抗十分大， 輸入電流非常小。這類運(yùn)算放大器的輸入級(jí)往往采用 MOS 管。（5）低功耗集成運(yùn)算放大器低功耗集成運(yùn)算放大器工作時(shí)的電流非常小， 電源電壓也很低， 整個(gè)運(yùn)算放大器的功耗 僅為幾十微瓦。這類集成運(yùn)算放大器多用于便攜式電子產(chǎn)品中。（6）寬頻帶集成運(yùn)算放大器寬頻帶集成運(yùn)算放大器的頻帶很寬， 其單位增益帶寬可達(dá)千兆赫茲以上， 往往用于寬頻 帶放大電路中。（7）高壓型集成運(yùn)算放大器一般集成運(yùn)算放大器的供電電壓在 15V 以下，而高壓型集成運(yùn)

5、算放大器的供電電壓可達(dá) 數(shù)十伏。（8）功率型集成運(yùn)算放大器 功率型集成運(yùn)算放大器的輸出級(jí)，可向負(fù)載提供比較大的功率輸出。寬帶放大器簡(jiǎn)介寬帶放大器是音響、有線電視、無(wú)線通信等系統(tǒng)中必不可少的部分，現(xiàn)在對(duì)放大器的發(fā)展做 一個(gè)簡(jiǎn)要介紹。工作頻率上限與下限之比遠(yuǎn)大于1 的放大電路。習(xí)慣上也常把相對(duì)頻帶寬度大于 20%30%的放大器列入此類。這類電路主要用于對(duì)視頻信號(hào)、脈沖信號(hào)或射頻信號(hào)的放大。用于 電視圖像信號(hào)放大的視頻放大器是一種典型的基帶型寬帶放大器，所放大的信號(hào)的頻率范圍可以從 幾赫或幾十赫的低頻直到幾兆赫或幾十兆赫的高頻。這類放大器通常以電阻器為放大器的負(fù)載，以 電容器作級(jí)間耦合。為了擴(kuò)展帶寬

6、，除了使其增益較低以外，通常還需要采用高頻和低頻補(bǔ)償措施， 以使放大器的增益-頻率特性曲線的平坦部分向兩端延展?？梢詺w入寬帶放大器的還有用于時(shí)分多 路通信、示波器、數(shù)字電路等方面的基帶放大器或脈沖放大器。寬頻放大器的主要性能指標(biāo)通頻帶Af由定義知厶f=fH-fL,通常下限頻率fL0, ffH。，因此放大器通頻帶的擴(kuò)展是設(shè) 法增大上限頻率fH數(shù)值。中頻電壓放大倍數(shù)K0:它的定義中頻段的輸出電壓UO與輸入電壓Ui之比。增益與帶寬乘積KOAf存在矛盾，即增大Af就會(huì)減小KO，反之則反，所以要用兩者之積才能更 全面地衡量放大器的質(zhì)量。KOAf越大，則寬頻放大器的性能就越好。上升時(shí)間ts:它定義為脈沖幅

7、度從10%上升至90%所需時(shí)間，放大器的高頻特性越好，則上升時(shí) 間 ts 越校。下降時(shí)間tf:它的定義為脈沖幅度從90%下降至10%所需時(shí)間。上沖量：超過(guò)脈沖幅度的百分?jǐn)?shù)。平頂下降量:脈沖持續(xù)期內(nèi)，頂部下降的百分?jǐn)?shù)，放大器低頻特性越好，平頂下降量越校。本課題的設(shè)計(jì)要求采用集成運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)一個(gè)寬帶放大器，輸入為正弦信號(hào)，電壓峰-峰值為0.4v,頻率范圍 為 10HZ50MHZ。電壓放大倍數(shù)范圍為140dB可調(diào)。輸入阻抗=1KQ。擬解決的最要問(wèn)題正確算選擇集成運(yùn)算放大器提高電路的穩(wěn)定性降低噪聲干擾第二章 方案論證與比較整體設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)要在保證輸入/輸出電壓動(dòng)態(tài)范圍的前提下，同時(shí)兼顧增益與帶寬的

8、要求，輸入阻抗可 以采用電壓跟隨器。從帶寬和帶內(nèi)增益可調(diào)和起伏要求來(lái)看，不能采用諧振電壓放大器，而必須采用多級(jí)高階有源 帶通濾波放大器，AD603為單通道、低噪聲、增益變化范圍連續(xù)可調(diào)的可控增益放大器。從噪聲性能要求來(lái)看，還必須選擇低噪聲器件及良好的電磁兼容設(shè)計(jì)。從穩(wěn)定性要求來(lái)看，末級(jí)大信號(hào)放大電路還必須采用適當(dāng)深度的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器。增益控制部分方案方案一：如圖1，場(chǎng)效應(yīng)管工作在可變電阻區(qū)，輸出信號(hào)取自電阻與場(chǎng)效應(yīng)管與對(duì)v的分壓。 采用場(chǎng)效應(yīng)管做AGC控制可以達(dá)到很高頻率和很低的噪聲，但溫度、電源等的漂移將會(huì)引起分壓比 的變化，用這種方案很難實(shí)現(xiàn)增益的精確控制和長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定。-1- 高頻

9、放大十T-咼頻放大|-TR檢波-AGC-J圖1 采用場(chǎng)效應(yīng)管設(shè)計(jì)的增益框圖方案二：采用可編程放大器的思想，將輸入的交流信號(hào)作為高速D/A的基準(zhǔn)電壓，這的D/A作 為一個(gè)程控衰減器。理論上講，只要D/A的速度夠快、精度夠高可以實(shí)現(xiàn)很寬范圍的精密增益調(diào)節(jié)。 但是控制的數(shù)字量和最后的增益不成線性關(guān)系而是成指數(shù)關(guān)系，造成增益調(diào)節(jié)不均勻，精度下降方案三：如圖2,使用控制電壓與增益成線性關(guān)系的可編程增益放大器PGA，用控制電壓和增益成線性關(guān)系的可變?cè)鲆娣糯笃鱽?lái)實(shí)現(xiàn)增益控制。用電壓控制增益，同時(shí)可以減少噪聲和干擾。圖 2 電壓控制增益框圖綜上所述：選用方案三，采用集成可變?cè)鲆娣糯笃鰽D603作為增益控制。A

10、D603是一款低噪 聲、精密控制的可變?cè)鲆娣糯笃鳎瑴囟确€(wěn)定性高，最大增益誤差為0.5dB，滿足題目要求的精度， 其增益與控制電壓成線性關(guān)系，因此可以很方便的使用D/A輸出電壓控制放大器的增益。功率輸出部分根據(jù)設(shè)計(jì)要求，放大器通頻帶從1HZ5MHZ,單純采用音頻或射頻放大的方法來(lái)完成功率輸出, 而用高壓輸出的運(yùn)放來(lái)做不是很現(xiàn)實(shí)，因?yàn)槭忻嫔虾茈y買到寬帶功率放大器。這時(shí)候采用分立元件 就能顯示出優(yōu)勢(shì)來(lái)了。第三章 系統(tǒng)各模塊電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)輸入信號(hào)t級(jí)差1分增益控制放大電路增益控制 鍵盤冷單片機(jī)系統(tǒng)總體框圖如圖3所示，經(jīng)過(guò)比較采用 AD811 芯片作為前級(jí)放大，實(shí)現(xiàn)前級(jí)放大的同時(shí)起 到了提高了輸入

11、阻抗，抑制輸入噪聲作用。增益控制放大采用兩級(jí)AD603級(jí)聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)增益三 40dB,電壓有效值達(dá)到2V左右。末級(jí)采用分離元件搭建的功率放大器放大56倍可以將整個(gè)輸出 電壓有效值提高到10V以上。單片機(jī)經(jīng)增益控制 鍵盤冷單片機(jī)后級(jí)功：放大信號(hào)輸出放大LC虛示圖3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖前級(jí)放大模塊設(shè)計(jì)由于AD603的輸入阻抗只有100 ,所以必須加入緩沖部分來(lái)提高輸入阻抗，并且前級(jí)放大電 路對(duì)整個(gè)電路的噪聲影響非常大，故采用高速低噪聲電壓反饋型運(yùn)放AD811作為前級(jí)跟隨，并且在 不影響性能的條件下給輸入部分加了保護(hù)電路。電路原理圖如圖4所示。圖4圖4前級(jí)放大原理圖增益放大模塊設(shè)計(jì)及芯片3.3.1增益放

12、大模塊設(shè)計(jì)中間級(jí)主要實(shí)現(xiàn)增益步進(jìn)可調(diào)功能，我們選用AD603。AD603是AD公司的一款單通道、寬頻帶、 低噪聲、低畸變、高增益精度、控制電壓和增益成線形關(guān)系的VGA芯片，可以通過(guò)控制電壓來(lái)控制 放大器的增益，從而實(shí)現(xiàn)增益控制。題目要求增益A大于等于40dB，且A可在060dB范圍內(nèi)VV手動(dòng)可調(diào)。要滿足此兩項(xiàng)指標(biāo)，因此采用AD603三種典型工作方式中的方式2,為盡可能減少兩級(jí) 放大器級(jí)聯(lián)以后的頻帶損失，改善放大器的低頻響應(yīng)特性，設(shè)計(jì)時(shí)選用了直接耦合方式。其單級(jí)放 大器的增益變化范圍設(shè)置為040 dB時(shí).其帶寬為30MHz?？梢酝ㄟ^(guò)單片機(jī)對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行分析 計(jì)算，然后經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電壓控制信

13、號(hào)，從而調(diào)節(jié)增益變化此級(jí)承擔(dān)大范圍的增益變化，且 要求以dB為單位步進(jìn)，誤差小于ldB。增益放大電路如圖5所示。r1圖5 增益放大電路圖5是由兩級(jí)AD603構(gòu)成的具有自動(dòng)增益控制的放大電路，由CAV形成自動(dòng)增益控制電壓VAGC， 流進(jìn)電容CAV的電流Q2和Q1兩管的集電極電流之差，而且其大小隨A2輸出信號(hào)的幅度大小變化 而變化，這使得加在A1、A2放大器1腳的自動(dòng)增益控制電壓VAGC隨輸出信號(hào)幅度變化而變化，從 而達(dá)到自動(dòng)調(diào)整放大器增益的目的。3.3.2 AD603的特點(diǎn)、引腳功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理簡(jiǎn)介(1) AD603的特點(diǎn)AD603是美國(guó)AD公司繼AD600后推出的寬頻帶、低噪聲、低畸變、高

14、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(kuò)展和信號(hào)測(cè)量等系統(tǒng)中。AD603的引腳排列，表1所列為其引腳功能。 AD603的極限參數(shù)如下電源電壓Vs：7.5V； 輸入信號(hào)幅度VINP： +2V； 增益控制端電壓GNEG和GP0S：Vs； 功耗：400mW；工作溫度范圍；AD603A： -40C85C；存儲(chǔ)溫度：-65C150C表1 AD603的引腳排列表序列代碼描述1GPOS增益控制輸入“高”電壓端(正電壓控制)2GNEG增益控制輸入“低”電壓端(負(fù)電壓控制)3VINP運(yùn)放輸入4COMM運(yùn)放公共端5FDBK反饋端6VNEG負(fù)電壓輸入端7VOUT運(yùn)放

15、輸出8VPOS正電源輸入AD603內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理AD603內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖6所示OAD603由一個(gè)可通過(guò)外部反饋電路設(shè)置 固定增益GF(31.0751.07)的放大器、042.14dB的寬帶壓控精密無(wú)源衰減器和40dB/V的線性增益控制電路構(gòu)成。VP05W1EGBPQSGEhIC宦蒔基準(zhǔn)彼岳無(wú)題做入齋踴器ftVINP固定時(shí)范旌丸菊VP05W1EGBPQSGEhIC宦蒔基準(zhǔn)彼岳無(wú)題做入齋踴器ftVINP固定時(shí)范旌丸菊?qǐng)D6 AD603內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖AD603利用了 X-AMP由一個(gè)042.14dB的可變衰減器及一個(gè)固定增益放大器構(gòu)成。其中，可 變衰減器由一個(gè)七級(jí)R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，每級(jí)的衰減量為

16、6.02dB,可對(duì)輸入信號(hào)提供042.14dB 的衰減。X-AMP結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)越的噪聲特性，在1MHz寬帶，最大不失真輸出為1Vrms 時(shí)，輸出x信噪比為86.6dBoAD603，它由無(wú)源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益放大器三部分組成。圖中加在梯型網(wǎng)絡(luò) 輸入端(VINP)的信號(hào)經(jīng)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電壓決 定。增益的調(diào)整與其自身電壓值無(wú)關(guān)，而僅與其差值VG有關(guān)，由于控制電壓GPOS/GNEG端的輸入 電阻高達(dá)50MQ，因而輸入電流很小，致使片內(nèi)控制電路對(duì)提供增益控制電壓的外電路影響減小。 以上特點(diǎn)很適合構(gòu)成程控增益放大器。圖6中的“滑動(dòng)臂”從

17、左到右是可以連接移動(dòng)的。當(dāng)V0UT 和FDBK兩管腳的連接不同時(shí)，其放大器的增益范圍也不一樣。當(dāng)腳5和腳7短接時(shí)，AD603的增 益為40Vg+10,這時(shí)的增益范圍在-1030dB，當(dāng)腳5和腳7斷開(kāi)時(shí)，其增益為40Vg+30,這時(shí)的增 益范圍為1050dB，如果在5腳和7腳接上電阻，其增益范圍將處于兩者之間。AD603的增益控制 接口的輸入阻抗很高，在多通道或級(jí)聯(lián)應(yīng)用中，一個(gè)控制電壓可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)運(yùn)放；同時(shí)，其增益控 制接口還具有差分輸入能力。AD603在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用中要注意以下幾點(diǎn)：供電電壓一般應(yīng)選為土5V,最大不得超過(guò)7.5V，在5V供電情況下，加在輸入端VINP的 額定電壓有效值為IV,

18、峰值為1.4V，最大不得超過(guò)2V，如果要擴(kuò)大測(cè)量范圍，應(yīng)在AD603的前 面加一級(jí)衰減。這樣可使輸出電壓峰值的典型值達(dá)到土3.0V。電壓控制端所加的電壓必須非常穩(wěn)定， 否則將造成增益的不穩(wěn)定，從而增加放大信號(hào)的噪聲。其增益范圍將處于上述兩者。信號(hào)必須直接 連在放大器的腳 4，否則將由于阻抗較大而引起放大器精度的降低。工作原理概述 信號(hào)從精密無(wú)源梯形網(wǎng)絡(luò)的輸入短輸入，對(duì)輸入信號(hào)的衰減量由高阻(50兆歐)低偏流差分 輸入的增益控制電路的控制電壓VG (VGPOS-VGNEG)決定，即由VG控制梯形網(wǎng)絡(luò)的“滑動(dòng)觸點(diǎn)” 至相應(yīng)的“節(jié)點(diǎn)”處，可實(shí)現(xiàn)042.14dB的衰減。固定增益放大器的增益GF通過(guò)VO

19、UT與FDBK端連接形式確定，當(dāng)VOUT與FDBK端短路連接時(shí)， GF=31.07dB；當(dāng)VOUT與FDBK之間開(kāi)路時(shí)，GF=5.07dB；在OUT與FDBK之間外接意的電阻REXT, 可將GF設(shè)置為31.0751.07dB之間的任意值。值得注意的是，在該模式下其增益精度有所降低， 當(dāng)外接電阻為2千歐左右時(shí)，增益誤差最大。若在VOUT與FDBK端連接一個(gè)電阻可獲得一個(gè)稍高的 增益，最大增益約為 60dB。功率放大模塊設(shè)計(jì)由于AD603的最大輸出電壓只有2V左右，不能滿足題目要求，所以還需經(jīng)過(guò)后級(jí)放大達(dá)到更 高的輸出有效值。電路原理圖如圖7所示。選用兩級(jí)三極管進(jìn)行直流耦合和發(fā)射結(jié)直流反饋來(lái)構(gòu)建

20、末級(jí)功率放大。第一級(jí)進(jìn)行電壓放大，整個(gè)功放電路的電壓增益在這一級(jí)，第二級(jí)進(jìn)行電壓合成和 電流放大，將第一級(jí)輸出的雙端信號(hào)變成單端信號(hào)，同時(shí)提高帶負(fù)載的能力。整個(gè)電路可以對(duì) DC 信號(hào)進(jìn)行線性放大，在20MHz以下時(shí)增益非常平穩(wěn)。為穩(wěn)定直流特性，將反饋回路用電容串聯(lián)接地, 加大直流負(fù)反饋，使電路的穩(wěn)定性提高很多。放大倍數(shù)為AG q 1 + R . R(1)10 9整個(gè)功率放大電路電壓放大約6倍。通過(guò)調(diào)節(jié)R13來(lái)調(diào)節(jié)增益，根據(jù)電源電壓調(diào)節(jié)R12可調(diào)節(jié)工作點(diǎn)。圖7功率放大電路控制部分這一部分由51系列單片機(jī)、A/D、D/A和基準(zhǔn)源組成，由下圖8所示。使用12位串行A/D芯片ADS7816和ADS78

21、41和12位串行雙D/A芯片TLV5618.基準(zhǔn)源采用帶隙基準(zhǔn)電壓源MC1403。圖8 增益控制原理圖系統(tǒng)理論分析與計(jì)算（1）帶寬增益積的分析與計(jì)算帶寬增益積即是放大電路通帶電壓增益A 與通頻帶f二f -f的乘積。我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)VM bw H L是系統(tǒng)的基本部分增益為40dB左右，頻帶為5MHz,那么帶寬增益積GBP為GBP尸I A f I A f l=100*5M=500M（2）1 VM bw VM H發(fā)揮部分增益大于等于60dB，頻帶達(dá)到10MHZ，那么此時(shí)帶寬增益積GBP= IA f I A f I=1000*10M=10G（3）VM bw VM H（2）線性相位分析由于功率放大部分是由

22、三極管、電阻和電容等分離元件構(gòu)成的放大網(wǎng)絡(luò)，輸出相位有滯后現(xiàn)象。 可以在輸出前加CR網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償電路進(jìn)行相位補(bǔ)償，使輸入信號(hào)相位和輸出相位一致。（3）抑制直流零點(diǎn)漂移在直流放大器中，通常把沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)的輸出端直流電壓（靜態(tài)工作點(diǎn)電壓）作為參考電 壓稱為“零點(diǎn)”。當(dāng)放大器的環(huán)境溫度或電源電壓發(fā)生變化時(shí)，晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)也要隨之發(fā)生 變化，所以即使在輸入信號(hào)為零時(shí)，直流放大器的輸出電壓也會(huì)出現(xiàn)緩慢的不規(guī)則的變動(dòng)。這種現(xiàn) 象叫作“零點(diǎn)漂移”。在直流放大電路中，由于是直接耦合，所以零點(diǎn)漂移的影響也會(huì)隨之傳達(dá)到 后面各級(jí)，而且被逐級(jí)放大，放大器的級(jí)數(shù)越多，放大倍數(shù)越大，零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。抑制零漂的方 法很

23、多，如采用高穩(wěn)定度的穩(wěn)壓電源來(lái)抑制電源電壓波動(dòng)引起的零漂；利用溫度補(bǔ)償系統(tǒng)來(lái)消除溫 度變化的影響等。但最常用的方法是利用兩只特性相同的三極管接成差分放大器，作為輸入級(jí)。（4）放大器穩(wěn)定性分析寬帶放大器的總的增益為080dB,前置放大和增益控制部分最大可達(dá)40dB，因此抗干擾措施 必須要做得很好，才能避免自激和減少噪聲。將輸入部分和增益控制部分分裝在屏蔽盒中，避免極 間干擾和高頻自激。電源部分的供電各級(jí)均采用電感隔離；輸入級(jí)電源靠近屏蔽盒就接上 1000uF 電解電容，盒內(nèi)接高頻瓷片電容，可以避免低頻自激；還可以構(gòu)建閉環(huán)路的方式，即在輸入級(jí)，整 個(gè)運(yùn)放用較粗的地線包圍，可吸收高頻信號(hào)，以減少噪聲

24、。還可以在電路輸入輸出可以接高頻線， 減少干擾。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及流程圖4.1 開(kāi)發(fā)軟件及編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介本系統(tǒng)單片機(jī)控制部分采用反饋控制方式，通過(guò)輸出電壓采樣來(lái)控制電壓增益。由AD603的設(shè) 定增益跟實(shí)際增益有誤差，故軟件上還進(jìn)行了校正，最后采用c語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)要求。C語(yǔ)言是Combined Language （組合語(yǔ)言）的中英混合簡(jiǎn)稱。是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它 既具有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)。它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程 序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。因此，它的應(yīng)用范圍廣泛， 不僅僅是在軟件開(kāi)發(fā)上，而且各

25、類科研都需要用到C語(yǔ)言，具體應(yīng)用比如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開(kāi) 發(fā)。軟件設(shè)計(jì)當(dāng)上電復(fù)位后單片機(jī)首先對(duì)LCD、鍵盤等進(jìn)行初始化，把由鍵盤掃描到得預(yù)置數(shù)據(jù)送LCD顯示， 接下來(lái)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，輸出增益控制所需要的控制電壓，送往AD603電壓控制端。初始化后顯示增 益預(yù)置值。軟件流程圖如圖9所示圖9軟件設(shè)計(jì)流程圖增益控制主程序：#include #includeLCD1602.h#includekey_scan.h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar i;void main()LCD_1602_str();while(1

26、)i+;if(i=2)i=0;gain=key(i);A1=gain/10;A2=gain%10;P1=gain;if(flag=1)flag=0;LCD_1602_writekey();系統(tǒng)程序仿真原理圖pr.in* l*HJ3AID F3 AAI1 rT.+.o- P2AaQP27la-、TblK9aLm IQdBJTTAnROfTzaza BE, ?3zrepaFtfa 11 FQh-CP3AT1 rn.ijfiiip P17AWLAll-滯DTFET1pr.in* l*HJ3AID F3 AAI1 rT.+.o- P2AaQP27la-、TblK9aLm IQdBJTTAnROfTza

27、za BE, ?3zrepaFtfa 11 FQh-CP3AT1 rn.ijfiiip P17AWLAll-滯DTFET1CMH DQDE9 H-Dll tcrPMHEIU 7RFHisu-raOMRKimt1?; i：Ljii|i. i也.匕C4 .Z21T-ra-oK1-BLcir圖10系統(tǒng)程序仿真原理圖上圖為系統(tǒng)程序仿真原理圖如圖10。通過(guò)仿真調(diào)試能夠滿足通頻帶10HZ5MHz穩(wěn)定指標(biāo)的要 求，實(shí)現(xiàn)增益在056dB的線性可調(diào)，增益誤差小于1.4dB，系統(tǒng)噪聲小于20mV。系統(tǒng)達(dá)到了寬頻 帶、低噪聲、工作穩(wěn)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。第五章 主要技術(shù)指標(biāo)測(cè)試與分析1、輸入電阻測(cè)試：AD603本身的輸入電

28、阻已經(jīng)為100。，由此電路的設(shè)計(jì)保證了輸入 阻抗三500，滿足題目要求。輸出負(fù)載電阻測(cè)試：在系統(tǒng)輸入電壓的作用下，測(cè)得負(fù)載尺厶開(kāi)路電壓U,然后測(cè)得介入負(fù)載 時(shí)的電壓U，兩者的電壓關(guān)系為U = U /（R + R力xR，所以得到輸出電阻的計(jì)算式為 TOC o 1-5 h z 22/1 入 LL HYPERLINK l bookmark48 o Current Document R =（U /U 1）xR（4）012L由上式可以算出輸出負(fù)載電阻R =500。02、輸出電壓有效值測(cè)量在輸入端加100KHz正弦波，調(diào)節(jié)電壓和增益，測(cè)得不失真最大輸出電壓有效值為3.2V，滿足 基本部分要求。3、頻率特性

29、數(shù)據(jù)測(cè)試增益設(shè)定為40dB，輸入端加50mv正弦波時(shí)測(cè)試頻率特性。測(cè)試頻率特性數(shù)據(jù)如表2。表2 頻率特性測(cè)試數(shù)據(jù)信號(hào)頻率/Hz5M4 M3M2M1M900K800K輸出有效值/V42.462.852.903.00放大倍數(shù)62.5121.26131.976138.744160.74163.56169.2信號(hào)頻率/Hz700K600K500K400K300K200K100K輸出有效值/V3.043.083.093.19放大倍數(shù)171.46173.2173.2174.84180.4179.9179.9信號(hào)頻率/Hz90K80K50K10K5K1K500輸出有效值/V3.05放大倍數(shù)180.4180.

30、4180.4180.4180.4180.4172.2根據(jù)最終測(cè)試證明整體設(shè)計(jì)方案基本是正確的，題目基本部分所要求的各項(xiàng)功能均實(shí)現(xiàn)，各項(xiàng) 指標(biāo)均在系統(tǒng)要求的誤差范圍內(nèi)。各種去耦和降噪措施的綜合應(yīng)用保證放大器穩(wěn)定工作并且降低了 噪聲。第六章 總結(jié)本設(shè)計(jì)基于AD603的增益可調(diào)放大器的設(shè)計(jì)，頻率范圍為10HZ5MHZ，輸入阻抗=1KQ，輸入 為正弦信號(hào)，電壓峰-峰值為0.4v。電壓放大倍數(shù)范圍為140dB可調(diào)。本設(shè)計(jì)偏重于模擬電路處 理，得到了很高的增益和較小的噪聲。采用多種抗干擾措施來(lái)處理前級(jí)放大，選用集成芯片作增益 控制，利用分立元件作后級(jí)功率放大，放棄了較難買到的集成寬帶功率運(yùn)放，因而設(shè)計(jì)靈活

31、也容易 實(shí)現(xiàn)。致謝首先非常感謝學(xué)院和我的指導(dǎo)老師給我這樣好的機(jī)會(huì)和題目去鍛煉和實(shí)踐。本論文的設(shè)計(jì)內(nèi)容 和要求是由指導(dǎo)老師確定的。在做論文的過(guò)程中王老師經(jīng)常親自指導(dǎo)并教我們一些做人的道理，時(shí) 時(shí)關(guān)心課題的進(jìn)展，對(duì)我們無(wú)微不至的關(guān)心，對(duì)我們這組的每個(gè)人都提了很多的建議，從而幫助我 們更好的完成自己的課題，王悅善老師不辭辛勞，經(jīng)常利用休息時(shí)間給我們鼓勵(lì)和輔導(dǎo)，所以這次 課題的完成和王老師是息息相關(guān)的，讓我不僅從課題中學(xué)到了東西也從這個(gè)過(guò)程中學(xué)到了不少，心 態(tài)很重要，當(dāng)然還有敬業(yè)精神和責(zé)任。王老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和扎實(shí)的專業(yè)功底、真誠(chéng)待人都是我 們學(xué)習(xí)的榜樣。時(shí)刻勉勵(lì)著我們。也要感謝我們這組的同學(xué)對(duì)我的

32、關(guān)心和幫助。參考文獻(xiàn).全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽組委會(huì).全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編. 北京：北京理工大學(xué)出版社 第 13 頁(yè)， 共 20 頁(yè)2003年.黃智偉.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)練教程.北京：電子工業(yè)出版社.2004年.謝自美.電子線路綜合設(shè)計(jì).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006年.中國(guó)計(jì)量出版社.新編電子電路大全.北京：中國(guó)計(jì)量出版社.2001年.孫肖子，張企民.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).西安：西安電子科技大學(xué)出版社.AD603 技術(shù)手冊(cè) ALALOG DEVICES AD603 HYPERLINK / /.許正望可變?cè)鲆娣糯笃鰽D603及其使用2000年9月.楊世忠，邢麗娟增益可變運(yùn)放AD603

33、的原理及應(yīng)用山西電子技術(shù)2001年第3期.謝直山.測(cè)量設(shè)備中的電壓跟隨器 何自成譯自Telecommunication And Redio Emgineering No.9，1978.王國(guó)偉.寬帶放大器的設(shè)計(jì)甘肅科技縱橫2004年(第33卷)第5期. 王正齊 陳華奇 鄧如岑 .2003 年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽索尼杯 寬帶 放 大 器 華中科技大學(xué).王中航，習(xí)友寶，闞能華.100mW 301200MHz寬帶放大器J.北京：電子測(cè)量技 術(shù)，2008，31(8):28-31. D. Manstretta. A Broadband Low-Noise Single-Ended Input Diffe

34、rential Output AmplifierwithIM2CancellingA.2008IEEERadioFrequencyIntegratedCircuitsSymposium C. Italy: Dipartimento， 2008: 79-82.童詩(shī)白華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2007.江思敏.PCB和電磁兼容設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.Adjustable gain Amplifier designWang chuan-yuanGrade 2006Major in electronic information engineeringSchool

35、 of Applied TchnologyChongqing Three Gorges University Wanzhou Chongqing 404000 Abstract：Levels of the design of controllable gain amplifier using AD603 chips for the design of the core, in accordance with the principle of AD603 amplification formula to calculate the gain required for achieving the

36、targets of the feedback resistor value, the realization of gain control. At the same time, also taking into account the effect of actual use, making the system to strengthen the anti-interference ability, work to achieve the desired stability. Physical testing of the end, the design to meet the pass

37、 band 10Hz5MHz stability target, the achievement of gain in the linear 0 56dB adjustable gain error is less tha n 1.4dB, the system no ise is less tha n 20mV, System reached a wide-band, low noise design goals of their work.Key words: AD603, amplifiers,Adjustable gain,Pass band附錄附錄1 電路原理圖圖1電路原理圖附錄 2

38、 程序清單子程序：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define LCD1602_date P0sbit LCD_1602_en二P22;sbit LCD_1602_rw二P2l;sbit LCD_1602_rs二P20;uchar code table10=0123456789;uchar gain,A1,A2;void LCD1602_delay(uchar temp)uchar i,j;for(i=0;itemp;i+)for(j=0;j110;j+);向LCD寫命令void write_com(u

39、char com)LCD_1602_rs=0;LCD_1602_en=0;LCD1602_date=com;LCD1602_delay(6);LCD_1602_en=1;LCD1602_delay(6);LCD_1602_en=0;/向LCD寫數(shù)據(jù)void write_date(uchar date) LCD_1602_rs=1;LCD_1602_en=0;LCD1602_date=date;LCD1602_delay(6);LCD_1602_en=1;LCD1602_delay(6);LCD_1602_en=0;/初始化void LCD_1602_init()LCD_1602_rw=0;LCD_1602_en=0;write_com(0 x38);write_com(0 x0f);write_com(0 x06);write_com(0 x01);write_com(0 x0c);write_com(0 x80);void LCD_1602_str()LCD_1602_init();write_date(g)