高效率宽带直流放大器制造技术

本作品基于压控对数放大器设计，由前级放大模块、增益控制模块、带宽预置模块、后级功率放大模块、键盘及显示模块和电源模块组成，具有宽带手动连续调节和数字程控功能。本设计采用压控增益器件，进行合理的级联和阻抗匹配，加入后级功率输出，全面提高了增益带宽积和输出电压幅度。应用单片机和数字信号处理技术对增益进行预置和控制，稳定性好，可控范围大。而且综合应用了电容去耦、滤波、使用屏蔽线传输信号等抗干扰措施以减少放大器的噪声并抑制高频自激。经验证，本设计完成了全部基本功能和部分扩展功能。

High efficiency broadband DC amplifier

The work pressure control design based on logarithmic amplifier, by the preamplifier module, the gain control module, initialization module, bandwidth after power amplifier module, keyboard and display module and a power module, with continuous adjustment and digital broadband manually controlled function. In this design, voltage controlled gain devices are used for reasonable cascading and impedance matching, and the latter stage is added to improve the gain bandwidth product and the output voltage amplitude. The single-chip microcomputer and digital signal processing technology are used to preset and control the gain, the stability is good, and the controllable range is large. In addition, anti-interference measures such as capacitance decoupling, filter and transmission signal using shielded wire are applied to reduce the noise of amplifier and restrain the high frequency self excitation. After verification, this design has completed all the basic functions and part of the expansion function.

【技术实现步骤摘要】
高效率宽带直流放大器
本技术属于无线通信领域，尤其涉及一种高效率宽带直流放大器。
技术介绍
宽带直流放大器可以将输出的微弱信号或通信接收端接收到的空中的微弱信号，进行提取、放大，在科研中具有重要作用，广泛应用于A/D转换器、D/A转换器、有源滤波器、波形发生器、视频放大器等电路。现有的宽带直流放大器，其可控增益放大器部分，常采用场效应管的可变电阻区(或三极管)等效为压控电阻实现增益控制，这种方式由于采用大量分立元件，使电路结构复杂，不易理解和修改，且稳定性差。其功率输出部分，为了实现低成本而采用分立元件，此方式虽易于购置，但是设计、制作、调试难度太大，尤其是短时间内手工制作难以保证可靠性及指标。此外，现有的宽带直流放大器，采用的电源电路分为两种结构，分别为并联型结构和串联型结构。并联型结构的电路很复杂，效率低，仅用于对调整速率和精度要求较高的场合；串联型结构的电路比较简单，效率比并联型结构的电路稍高，但依旧满足不了当前领域对高效率的要求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高效率宽带直流放大器，旨在解决一般电压反馈型放大器的带宽随增益增加而急剧降低和压摆率不足的问题，同时提高增益带宽积和输出电压幅度，减少放大器的噪声并抑制高频自激。本技术技术方案如下：一种高效率宽带直流放大器，包括：前级放大模块、增益控制模块、带宽预置模块、后级功率放大模块、键盘及显示模块、电源模块，所述前级放大模块，其输入端与输入信号相连，输出端与增益控制模块相连；所述增益控制模块，其输出端与带宽预置模块相连；所述带宽预置模块，其输出与后级功率放大模块相连；所述后级功率放大模块，其输出端与输出信号相连；所述键盘及显示模块，其输出端与增益控制模块和带宽预置模块相连；所述电源模块，其输出端与其他模块(包括前级放大模块、增益控制模块、带宽预置模块、后级功率放大模块、键盘及显示模块)相连。进一步根据本技术所述的高效率宽带直流放大器，所述前级放大模块采用差分放大电路，其包含三片高速运算放大器与若干电阻、电容，连接成两个同相放大器和一个差动放大器；U1的1管脚连接电容C5并接地，U1的3管脚连接OUT1，U1的4管脚连接电容C1并接地，U1的5管脚一条路连接电容C2并接地，U1的6管脚一条路连接电阻R3并与运放U3的3管脚相连，另一条路连接电阻R1并与U1的2管脚相连，U2的1管脚连接电容C6并接地，U2的3管脚连接OUT2，U2的4管脚连接电容C3并接地，U2的5管脚连接电容C4并接地，U2的6管脚一条路连接电阻R4并与运放U3的2管脚相连，另一条路连接电阻R2并与U2的2管脚相连，且U1的1管脚与U2的1管脚相连，U1的2管脚与U2的2管脚通过变阻器RV1相连；运放U3即差动放大器部分包含三个电容C7、C8、C9和三个电阻R5、R6、R7，U3的1管脚连接电容C9并接地，U3的2管脚顺次连接两个串联的电阻R5、R6并接地，U3的3管脚连接电阻R7并连接输出OUT，同时输出端OUT也连接U3的6管脚，U3的4管脚连接电容C7后接地，U3的5管脚连接电容C8后接地；该电路输入阻抗高，电压放大倍数容易调节，输出不包含共模信号，同时改变RV1的值就能改变电路的电压放大倍数。进一步根据本技术所述的高效率宽带直流放大器，所述增益控制模块组成器件有两个运算放大器UA741(U4)和AD603(U5)，一个三极管9014(Q1)，两个二极管4007(D1，D2)，两个电阻(R8，R9),单片机控制继电器JK，和手动控制变阻器RV2；继电器JK的1管脚接手动控制变阻器RV2，RV2与二极管D2并联，D2正极接电阻R9并接-5V电压，D2的负极接地，继电器JK的2管脚接运放U4的5管脚，U4的1管脚接+5V，U4的2管脚接DA，U4的3管脚接地，U4的4管脚接-5V，继电器JK的3管脚接U5的7管脚，运放U5的1管脚接-5V，U5的2管脚接地，U5的3管脚接输入IN，U5的4管脚接+5V，U5的5管脚接输出OUT，U5的6管脚接输出OUT，U5的8管脚接地，继电器JK的4管脚接二极管D1的正极，继电器JK的5管脚接二极管D1的负极，D1的负极接+5V电压，D1的正极接三极管Q1的c端，三极管Q1的e端接地，b端连电阻R8并接输入信号P0.0；本模块用单片机控制继电器选用不同电阻值达到增益控制效果，共分为12级，步进间隔为5dB。进一步根据本技术所述的高效率宽带直流放大器，所述带宽预置模块的步进调节基本电路组成器件有:8个电阻(R10-R17)，6个电容(C10-C15)，2个运放(U6，U7)，多圈精密电位器A1，三极管Q2，单片机；单片机的1管脚接+2.5V，单片机的2管脚一条路接地，一条路连接电容C10，一条路连接电容C11，电容C10，C11并联后连接电阻R10，R10连接+5V，单片机的DAC_OUT管脚连接R13并连接运放U6的3管脚；运放U6的3管脚连接电阻R14并接地，U6的1管脚一条路接+5V，一条路连接电容C12并接地，U6的2管脚一条路连接电阻R11，R11与R10串联，另一条路连接电阻R12，R12连接多圈精密电位器A1的3管脚和5管脚，U6的4管脚接-5V，并通过旁路电容C13接地，U6的5管脚连接多圈精密电位器A1的3管脚和5管脚；多圈精密电位器A1的7管脚接-5V，A1的8管脚连接电阻R15，R15另一端置空，A1的2管脚连接运放U7的5管脚；运放U7的1管脚一条路接+5V，U7的2管脚连接U7的5管脚，U7的4管脚接+5V，并通过旁路电容C15接地，U7的3管脚连接电阻R17；R17一端接地，一端接三极管Q2的c端，三极管Q2的e端接地，Q2的b端连接电阻R16，R16连接输入信号P3.7；步进调节基本电路之所以可由单片机实现数字程控功能，是因为单片机自带12位D/A转换功能；信号从增益控制模块输出后，进入带宽预置模块的步进调节基本电路，经单片机自带的D/A转换功能后，输出稳定的控制电压，完成数字程控功能；同时，本电路使用了多圈精密电位器，可实现宽带的手动连续调节。进一步根据本技术所述的高效率宽带直流放大器，所述后级功率放大电路组成器件有两个电流反馈型运放THS3091(U8，U9)，七个电阻(R18，R19，R20，R21，R22，R23，RL)；运放U8的3管脚连接U9的3管脚并接输入信号，U8的2管脚一条路与电阻R18相连并接地，另一条路与电阻R20相连并接到U8的6管脚，U8的4管脚接-18V，U8的7管脚接+18V，U8的6管脚连接电阻R22；运放U9的2管脚一端与电阻R19相连并接地，另一端与电阻R21相连并接到U9的6管脚，U9的4管脚接-18V，U9的7管脚接+18V，U9的6管脚连接电阻R23，R23与R22相连后连接电阻RL，RL接地；两个运放结构完全对称；本模块运用THS3091作5倍功率放大，THS3091具有高达7300V/μs的摆率，带宽不小于200MHz，采用±18V供电，其最大输出电流为250mA,每片THS3091为50Ω负载提供一半电流。进一步根据本技术所述的高效率宽带直流放大器，所述键盘及显示模块分为三个部分：键盘、单片机、显示，所述键盘，其输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效率宽带直流放大器，其特征在于，包括：前级放大模块、增益控制模块、带宽预置模块、后级功率放大模块、键盘及显示模块、电源模块，所述前级放大模块，其输入端与输入信号相连，输出端与增益控制模块相连；所述增益控制模块，其输出端与带宽预置模块相连；所述带宽预置模块，其输出与后级功率放大模块相连；所述后级功率放大模块，其输出端与输出信号相连；所述键盘及显示模块，其输出端与增益控制模块和带宽预置模块相连；所述电源模块，其输出端与前级放大模块、增益控制模块、带宽预置模块、后级功率放大模块，键盘及显示模块相连。

【技术特征摘要】
1.一种高效率宽带直流放大器，其特征在于，包括：前级放大模块、增益控制模块、带宽预置模块、后级功率放大模块、键盘及显示模块、电源模块，所述前级放大模块，其输入端与输入信号相连，输出端与增益控制模块相连；所述增益控制模块，其输出端与带宽预置模块相连；所述带宽预置模块，其输出与后级功率放大模块相连；所述后级功率放大模块，其输出端与输出信号相连；所述键盘及显示模块，其输出端与增益控制模块和带宽预置模块相连；所述电源模块，其输出端与前级放大模块、增益控制模块、带宽预置模块、后级功率放大模块，键盘及显示模块相连。2.根据权利要求1所述的高效率宽带直流放大器，其特征在于，所述前级放大模块采用差分放大电路，其包含三片高速运算放大器与若干电阻、电容，连接成两个同相放大器和一个差动放大器；U1的1管脚连接电容C5并接地，U1的3管脚连接OUT1，U1的4管脚连接电容C1并接地，U1的5管脚一条路连接电容C2并接地，U1的6管脚一条路连接电阻R3并与运放U3的3管脚相连，另一条路连接电阻R1并与U1的2管脚相连，U2的1管脚连接电容C6并接地，U2的3管脚连接OUT2，U2的4管脚连接电容C3并接地，U2的5管脚连接电容C4并接地，U2的6管脚一条路连接电阻R4并与运放U3的2管脚相连，另一条路连接电阻R2并与U2的2管脚相连，且U1的1管脚与U2的1管脚相连，U1的2管脚与U2的2管脚通过变阻器RV1相连；运放U3即差动放大器部分包含三个电容C7、C8、C9和三个电阻R5、R6、R7，U3的1管脚连接电容C9并接地，U3的2管脚顺次连接两个串联的电阻R5、R6并接地，U3的3管脚连接电阻R7并连接输出OUT，同时输出端OUT也连接U3的6管脚，U3的4管脚连接电容C7后接地，U3的5管脚连接电容C8后接地；该电路输入阻抗高，电压放大倍数容易调节，输出不包含共模信号，同时改变RV1的值就能改变电路的电压放大倍数。3.根据权利要求1所述的高效率宽带直流放大器，其特征在于，所述增益控制模块组成器件有两个运算放大器UA741U4和AD603U5，一个三极管9014Q1，两个二极管4007D1，D2，两个电阻R8，R9，单片机控制继电器JK，和手动控制变阻器RV2；继电器JK的1管脚接手动控制变阻器RV2，RV2与二极管D2并联，D2正极接电阻R9并接-5V电压，D2的负极接地，继电器JK的2管脚接运放U4的5管脚，U4的1管脚接+5V，U4的2管脚接DA，U4的3管脚接地，U4的4管脚接-5V，继电器JK的3管脚接U5的7管脚，运放U5的1管脚接-5V，U5的2管脚接地，U5的3管脚接输入IN，U5的4管脚接+5V，U5的5管脚接输出OUT，U5的6管脚接输出OUT，U5的8管脚接地，继电器JK的4管脚接二极管D1的正极，继电器JK的5管脚接二极管D1的负极，D1的负极接+5V电压，D1的正极接三极管Q1的c端，三极管Q1的e端接地，b端连电阻R8并接输入信号P0.0；本模块用单片机控制继电器选用不同电阻值达到增益控制效果，共分为12级，步进间隔为5dB。4.根据权利要求1所述的高效率宽带直流放大器，其特征在于，所述带宽预置模块的步进调节基本电路组成器件有:8个电阻R10-R1...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞娜，孟瞳，席博博，
申请(专利权)人：陕西尚品信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61