通用可变增益放大器.doc

通用可变增益放大器（C） 摘要：设计并制作了一款通用可变增益放大器，电路由增益控制电路模块、衰减电路模块、稳压电路模块、单片机控制电路模块及显示电路模块构成。选用誉德瑞电子有限公司生产的AD817实现增益控制，衰减电路实现了衰减网络控制，AD0832实现增益档位步进控制，OP37和外接电路实现后级电压稳压输出，并通过液晶显示器将档位输出、单位变化量以及衰减倍数显示出来。通过全面的调试和测量，使得本系统基本满足题目的基本部分和发挥部分的要求，设计出了一个可控制的，稳定性好，抗干扰能力强，幅频特性好且造价低廉的通用可调增益放大器。关键词：可变增益放大器,AD8171、 方案论证比较 1.1系统总体方案设计 本电路由增益控制电路模块、衰减电路模块、DA增益微调、单片机控制电路模块及液晶显示电路模块等组成。系统模块框图如图1.1所示。固定增益放大电路衰减网络DA增益微调 双四位拨动开关 MSP430G2553单片机控制液晶显示图1.1系统模块框图1.2 固定增益放大模块方案设计 方案一：使用两片AD603级联的顺序控制方式来实现增益的控制，这样就可以避免单片的AD603增益过大而使带宽变窄，但是我们在考虑到要用高分辨力的程控增益可调的，当程序控制一个AD603时，次级的也同样受到影响，这样就会减低分辨力。 方案二：采用AD817做运算放大器AD817是一款低功耗、高速运算放大器，采用单电源或双电源供电，高输出电流驱动能力，能够驱动较大容性负载，同时仍然保持出色的信号完整性。50 MHz的单位增益带宽、0.1 dB平坦度为70 MHz (G = +1)。 灵活的电源选择也是很不错的特点，适合我们这种小电路设计综上所述，在权衡成本并满足设计精度要求的前提下，本设计选择方案二。1.3电路衰减网络模块方案分析方案一：采用程控放大器实现档位控制，控制精确，但是编程麻烦。方案二：纯电阻的衰减匹配网络，电阻衰减匹配网络的优点是制作方便、体积小、价格低廉,它的衰减与频率无关,也不引起噪声。经过各方面的考虑，我们选用了方案二1.4 步进值选用了DA增益微调模块 1.4.1 D/A转换器的工作原理AD0832是使用非常广泛的八位D/A转换器，它利用倒T形电阻网络进行D/A转换。为模拟开关，R-2R电阻解码网络呈倒T形，运算放大器OPA606构成求和电路。由输入数码控制，当时，接运放反向输入端，流入求和电路；当 时，将电阻2R接地。由分析知，从每个节点向左看的二端网络等效电阻均为R，流入每个2R电阻的电流从高位到地位按2的整数倍递减。于是可得到总电流：=输出电压： 1.5 MSP430G2553单片机单片机MSP430G2553引出管脚原理图，它的部分引脚与ADC0832通信，部分与液晶连接，将输出作为单片机的输入对其AD采样，将采样值转化为测量值并通过液晶实现对测量值的实时显示。部分电路图：2.1测试仪器 双通道数字示波器 一台 数字信号发生器 一台 万用表 一块2.2测试方法首先对电路的各个模块进行测试，然后将电路各部分连接起来进行整机测试。2.3测试结果与分析（1）放大器的低频及直流最大不失真输入、输出信号幅度为5V，满足题目中的基本要求。（2）放大器的增益可设为四档：0.1001.000，1.0010.00，10.0100.0，100.0150.0，在每个档位对放大器的线性度进行测试，： 放大器在同一档位的线性度不低于3%，分辨力不低于0.1%，经测试，放大器在其他档位时也满足此要求，即：满足题目中的拓展要求。（3）增益为100时，在DC100KHz带宽范围内，输出大信号幅度波动不超过5%，满足题目中的基本要求。 （4）放大器输出端阻抗可开关设置为50W或0W，满足题目基本要求。三.误差分析：电磁干扰是引起误差的主要原因，由于实验场地有许多仪器使用开关电源，电磁噪声很大，电路板上的电容的影响就会变得越来越显著 。除此之外每种仪器精密程度都有一定的限度，因而观测值的精确度也必然受到影响。同时仪器本身在设计、制造、安装、校正等方面也存在一定的误差，这些都是不可避免的。四.总结：本设计基本能够满足题目基本部分各项指标要求，在设计过程中充分考虑了制作成本和精度要求，在各模块设计