一、 电路设计任务
制作一放大器。要求输入信号峰峰值为10mV~100mV;带宽为1~40MHz;增益:40dB,要求在0~40dB内连续可调;负载电阻在600Ω时,输出电压峰峰值1V,且波形无明显失真。 发挥部分:要求在电源电压为5V、负载电阻为600Ω时,输出电压有效值为1V,且波形无明显失真。 系统框图:
二、.完整电路分析
电路由MCU最小系统模块、键盘模块、放大电路模块、压控模块、电压电流转换模块等模块组成。以STCC52为控制核心,通过键盘控制输出电压0~5V,再通过差分电路把电压转为-0.5~0.5V,进而控制可编程的增益放大器AD603。电路最终要实现
0~40dB的可连续输出,步进为1dB,通频带为0~40MHz。 完整电路原理图如下:
1. 51单片机最小系统模块及矩阵键盘模块。设定S3、S4、S5分别为十位、个位、十分
位,通过键盘可以设定输出的增益。
2. 数模转换模块。采用8位DAC并行输入器件DAC0832,一共有256个状态,基准电压
为+5V。由于AD603的控制电压为-0.5v~0.5v,所以每一分贝的增加或减少需改变25mv,而DAC0832在5V的基准电压下每改变一dB电压变化19.6mV,小于25mV,因此满足要求。由于DAC0832为电流输出型,需要另加电流电压转换模块,用二个运算放大器ua741把电流转为0~+5V。
3. 采用稳压二极管TL431构成稳压电路,参考极U1就为2.5V。稳压电路与数模转换模
块输出的0~5V组成差动电路,((Udac/R8)-U1/R5)*1kΩ=-0.5~0.5V,最终得到可以控制AD603的控制电压。
4. 放大模块。放大模块由三级放大电路组成。AD603的输入阻抗仅为100Ω,为了提高系
统电阻,必须增加输入缓冲提高输入电阻。前级的放大电路影响电路噪音,应该尽量减少电路噪音。所以前级放大电路选择低噪、视频放大器AD818构成反相放大器,AD818具有100MHz的带宽。AD603的输入电压峰峰值仅为1.4V,所以前级放大不应过大,以免输入过大烧坏芯片。R12为2kΩ,R10为7KΩ,放大倍数为3.5倍(图中放大倍数还没完全改正)。中间级使用可编程器件AD603,AD603的工作方式选择模式二,5脚和7脚间接电阻典型值2.15kΩ,4脚和5脚接5.6uF电容改善高频性能。控制端1接D/A输出,从而精确控制输出电压。增益控制端输入电压范围-500mV~500mV,增益调节范围为40dB。增益每步进1dB,控制电压需要增大25mV。DAC0832输出转换电压精度为() 5V/256)=19.5mV,满足指标要求。后级放大电路采用输入阻抗较大的同相放大形式。AD603的最大输出电压有效值为1.2V,设定AD603的最大输出电压为1V。若要实现发挥部分,则应后级放大为1倍。