一种简易数字控制高增益宽带放大器装置制造方法及图纸

技术编号:20112255 阅读:26 留言:0更新日期:2019-01-16 11:06
一种简易数字控制高增益宽带放大器装置,包括程控增益放大电路、前置放大电路、通频带选择电路、功率放大电路、单片机控制电路以及电源模块,所述程控增益放大电路包括两级固定增益6dB和20dB的电压型运放OPA690电路,所述通频带选择电路包括五阶巴特沃斯低通滤波器和七阶巴特沃斯低通滤波器,所述功率放大电路包括电流反馈型运算放大器AD811和高速电流缓冲器BUF634,所述电源模块包括三端可调稳压芯片LM317和三端可调稳压芯片LM337。本简易数字控制高增益宽带放大器装置能够完成0~10MHz频率范围内的0~80dB增益步进可调功能、低噪声、输入阻抗低、而且输出信号波形无失真现象。

A Simple Digital Control High Gain Broadband Amplifier Device

A simple digitally controlled high gain broadband amplifier device includes a programmable gain amplifier circuit, a preamplifier circuit, a passband selection circuit, a power amplifier circuit, a microcontroller control circuit and a power supply module. The programmable gain amplifier circuit includes a two-stage fixed gain 6dB and a 20dB voltage-mode op-amp OPA690 circuit, and the passband selection circuit includes a fifth-order Butterworth low. The power amplifier circuit includes a current feedback operational amplifier AD811 and a high-speed current buffer BUF634. The power supply module includes three-terminal adjustable voltage regulator chip LM317 and three-terminal adjustable voltage regulator chip LM337. This simple digital control high gain broadband amplifier device can achieve 0-80dB gain step adjustable function in the frequency range of 0-10MHz, low noise, low input impedance, and no distortion of output signal waveform.

【技术实现步骤摘要】
一种简易数字控制高增益宽带放大器装置
本技术涉及电子测量
,具体涉及一种简易数字控制高增益宽带放大器装置。
技术介绍
放大器是一种能把电压信号或者电流信号进行放大的的装置,在电学中能够实现信号和功率放大,广泛应用于通讯、广播、雷达、电视和自动控制等各种电子设备中。放大器也是现代测量仪器中不可缺少的一个部分,仪器的灵敏度越高,噪声要求越低,越需要高增益,高性能,低噪声的放大器。由仪器的实际功能和要求的不同,对放大电路的要求也不一样,如放大器的带宽,增益高低,输入输出阻抗的高低等等。因此需要一种高增益的宽带放大器,具有增益高、输入阻抗低以及长带宽的特点。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种高增益高、输入阻抗低、长带宽以及低噪声的电压宽带放大器装置。为了实现上述目的,本技术采用了如下技术方案:一种简易数字控制高增益宽带放大器装置,包括程控增益放大电路、前置放大电路、通频带选择电路、功率放大电路、单片机控制电路以及电源模块,所述程控增益放大电路包括两级固定增益6dB和20dB的电压型运放OPA690电路,所述通频带选择电路包括五阶巴特沃斯低通滤波器和七阶巴特沃斯低通滤波器,所述功率放大电路包括电流反馈型运算放大器AD811和高速电流缓冲器BUF634,所述电源模块包括三端可调稳压芯片LM317和三端可调稳压芯片LM337,所述程控增益放大电路、前置放大电路、通频带选择电路以及功率放大电路的输入端均与单片机控制电路的输出端电性连接,所述电源模块的输出端与单片机控制电路的输入端电性连接。作为上述技术方案的进一步描述:所述程控增益放大电路的输出端与前置放大电路的输入端电性连接。作为上述技术方案的进一步描述:所述前置放大电路的输出端与通频带选择电路的输入端电性连接。作为上述技术方案的进一步描述:所述通频带选择电路的输出端与功率放大电路的输入端电性连接。本技术的有益效果如下:本简易数字控制高增益宽带放大器装置能够完成0~10MHz频率范围内的0~80dB增益步进可调功能、低噪声、输入阻抗低、而且输出信号波形无失真现象。附图说明图1为本技术一种简易数字控制高增益宽带放大器装置的结构示意图;图2为本技术中程控增益放大电路的电路原理图;图3为本技术中前置放大电路的电路原理图;图4为本技术中通频带选择电路的电路原理图;图5为本技术中功率放大电路的电路原理图;图6为本技术中电源模块的电路原理图。图例说明:1-程控增益放大电路,2-前置放大电路,3-通频带选择电路,4-功率放大电路,5-单片机控制电路,6-电源模块。具体实施方式参见图1-6,一种简易数字控制高增益宽带放大器装置,包括程控增益放大电路1、前置放大电路2、通频带选择电路3、功率放大电路4、单片机控制电路5以及电源模块6,程控增益放大电路1包括两级固定增益6dB和20dB的电压型运放OPA690电路,通频带选择电路3包括五阶巴特沃斯低通滤波器和七阶巴特沃斯低通滤波器,功率放大电路4包括电流反馈型运算放大器AD811和高速电流缓冲器BUF634,电源模块6包括三端可调稳压芯片LM317和三端可调稳压芯片LM337,程控增益放大电路1、前置放大电路2、通频带选择电路3以及功率放大电路4的输入端均与单片机控制电路5的输出端电性连接,电源模块6的输出端与单片机控制电路5的输入端电性连接。所述程控增益放大电路1的输出端与前置放大电路2的输入端电性连接;所述前置放大电路2的输出端与通频带选择电路3的输入端电性连接;所述通频带选择电路3的输出端与功率放大电路4的输入端电性连接。本实施例中,参见图2,在程控增益放大电路1中,输入信号从VCA810的反相输入端输入,电阻R1用于阻抗匹配,同时满足输入电阻50Ω的要求,为了抑制零点漂移问题,在VCA810同相输入端用电位器R2进行调零;电源通过磁珠滤波后,采用10uF电容和0.1uF电容并联进行滤波,10uF电容用于滤除低频噪声,0.1uF电容用于滤除高频噪声,最大程度减小电源对电路的影响,通过单片机控制三极管Q1的导通来控制继电器U3,可以选择增益手动连续可调或者步进可调;当选择手动连续可调时,通过调节R8的大小来调节电压增益;当选择步进可调时,通过单片机的DAC输出直流电压,首先经过电压跟随器进行阻抗变换,将DAC的输出阻抗变为低输出阻抗,而后经过一级减法电路,将DAC的输出电压进行极性转换,将DAC输出的正电压变换为-2V~0V的负电压来控制VCA810的电压增益。本实施例中,参见图3,在前置放大电路2中,经过VCA810程控放大后,设计了两级固定增益6dB和20dB的前置放大电路,电路由电压型运放OPA690构成反向放大电路组成,第一级放大倍数由R13和R11决定电路的电压增益为R11/R13=2倍,即6dB,第二级放大倍数由R14和R12决定电路的电压增益为R12/R14=10倍,即20dB;与前级的程控增益放大电路1类似,也加入了零点漂移补偿电路,通过调节电位器R3和R6的大小,可解决电路的零点漂移问题。本实施例中,参见图4,通频带选择电路3为了能够预置通频带,系统采用两个继电器U1和U2用于切换滤波网络,实现通频带的切换,滤波器用50Ω电阻匹配,所以经由滤波网络的信号会有6dB的衰减。本实施例中,参见图5,功率放大电路4由电流反馈型运算放大器AD811和高速电流缓冲器BUF634构成,两者都可使用±18V电源供电,其中电流反馈型运算放大器AD811具有2500V/μs的高压摆率,完全能满足所需的输出电压要求,本设计中电流反馈型运算放大器AD811固定放大10倍,此时的带宽高达100MHz,高速电流缓冲器BUF634的带宽为30MHz,压摆率也高达2000V/μs,输出电流为250mA,为了实现高输出电压并驱动50Ω负载电阻,该电路采用4片高速电流缓冲器BUF634并联。本实施例中,参见图6,该电源模块6为直流稳压电源,交流电压经由变压器后输入到整流桥D3,而后正电压输入到三端可调稳压芯片LM317的输入端,负电压输入到三端可调稳压芯片LM337的输入端,图中的电容为滤波电容,电感为滤波电感,电阻R3和R4分别用于调节正负输出电压大小。本技术采用MSP430G2553作为控制核心,采用VCA810作为程控增益的核心器件,高速电流缓冲器BUF634作为功率放大的核心器件,实现输出电压幅度要求;本技术主要包括六个模块组成:程控增益放大电路1、前置放大电路2、通频带选择电路3、功率放大电路4、单片机控制电路5以及电源模块6。系统的增益调节范围为:0~80dB,其中由VCA810组成的程控增益放大电路1能实现-40dB~40dB的调节范围;前置放大电路2由OPA690组成,固定放大26dB;通频带选择电路3由两个巴特沃斯滤波器组成,用于选择系统的通频带;功率放大电路4由电流反馈型运算放大器AD811固定放大20dB,再由多片高速电流缓冲器BUF634并联输出,用于扩大输出电流;电源模块给整个系统提供电源;单片机控制电路5作为系统的控制核心,可通过按键预置电路的增益大小和通频带,并通过液晶显示出来。以上所述仅是本技术的优选实施方式,本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种简易数字控制高增益宽带放大器装置,包括程控增益放大电路(1)、前置放大电路(2)、通频带选择电路(3)、功率放大电路(4)、单片机控制电路(5)以及电源模块(6),其特征在于,所述程控增益放大电路(1)包括两级固定增益6dB和20dB的电压型运放OPA690电路,所述通频带选择电路(3)包括五阶巴特沃斯低通滤波器和七阶巴特沃斯低通滤波器,所述功率放大电路(4)包括电流反馈型运算放大器AD811和高速电流缓冲器BUF634,所述电源模块(6)包括三端可调稳压芯片LM317和三端可调稳压芯片LM337,所述程控增益放大电路(1)、前置放大电路(2)、通频带选择电路(3)以及功率放大电路(4)的输入端均与单片机控制电路(5)的输出端电性连接,所述电源模块(6)的输出端与单片机控制电路(5)的输入端电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种简易数字控制高增益宽带放大器装置,包括程控增益放大电路(1)、前置放大电路(2)、通频带选择电路(3)、功率放大电路(4)、单片机控制电路(5)以及电源模块(6),其特征在于,所述程控增益放大电路(1)包括两级固定增益6dB和20dB的电压型运放OPA690电路,所述通频带选择电路(3)包括五阶巴特沃斯低通滤波器和七阶巴特沃斯低通滤波器,所述功率放大电路(4)包括电流反馈型运算放大器AD811和高速电流缓冲器BUF634,所述电源模块(6)包括三端可调稳压芯片LM317和三端可调稳压芯片LM337,所述程控增益放大电路(1)、前置放大电路(2)、通频带选择电路(...

【专利技术属性】
技术研发人员:荣军杨志和
申请(专利权)人:湖南理工学院
类型:新型
国别省市:湖南,43

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