1、寬帶放大器設計與總結報告摘要：本系統主要由前置放大電路、可步進調節電路、功率放大電路、電壓放 大倍數檢測電路、單片機控制顯示電路和電源轉換電路六部分組成。前置放大電 路電壓放大倍數為50,由兩級0PA842構成。可步進調節電路包括按鍵、單片機、 D/A轉換器、程序控放大器，其電壓放大倍數為1100。功率放大電路由兩片 THS3091芯片等組成，電壓放大為2倍。電壓放大倍數檢測電路中單片機將經A/D 轉換器轉換的前置放大電壓信號與輸出的電壓信號進行比較，由顯示器輸出電 壓與輸入電壓比值。在整個系統的帶寬為20Hz5MHz,電壓放大滿足基本要求。 輸出負載50Q,電路輸出電壓峰峰值不小于10V,輸

2、出波形無明顯失真。由液晶 顯示，人機界面友好，有較強的實用性。關鍵詞：可步進調節電壓放大倍數檢測 MSP-EXP430G2553系統方案比較與選擇1. 1中間級放大電路方案一、采用分離元件進行中間級放大調理，由于信號帶寬高，采用分離元 件電路復雜、調試繁瑣，而且分立元件的噪聲和分布電容不容易解決。考慮到在 短時間內不容易做出來，所以不采用此方案。方案二、采用集成芯片電路，例如采用寬帶、低噪聲、電壓反饋芯片0PA842 構成中間級放大電路。反饋電阻用電位器，使得電路的放大倍數連續可調。電路 的應用更加靈活，方便。1.2功率放大電路方案一、用分離元件，此方案元器件成本低，易于購置，但是設計、調試難

3、 度太大。在短時間內手工制作的電路板難以達到實驗設計的要求，因此不采用此 方案。方案二、采用功率放大芯片。這種方法簡單，調節方便。但是集成功放一般 用于音頻放大，無法滿足帶寬的需要。方案三、采用驅動負載能力較大的放大器實現。可以利用兩片THS3091級 聯，構成功率放大電路。THS3091是一款高壓、低失真、電流反饋運算放大器, 它的帶寬高達210M11Z (G = 2,RL=100)o其最大輸出電流為250mA,若用一片 THS3091,驅動不了題目要求的最大不失真電壓峰峰值10V的輸出。比較方案一、方案二和方案三，方案二雖然簡單,但是帶寬達不到題目要求。 方案三比較常用，實現較簡單，調節方

4、便，經測試各項性能指標均達到設計要求。 所以選擇方案三。1.3單片機控制電路方案一、采用通俗的51單片機，51單片機運用廣泛，有良好的知識做基礎，上手快，但是單片機內部不含ADC,電路需要外接A/D轉換電路實現其功能。方案二、系統采用MSP430G2553作為控制芯片，MSP430G2553內部有豐富的 資源，6個8位并行口其中有兩個有中斷功能，12位的ADC,強大的定時器，大 容量的RAM和ROM。MSP43O單片機最大的特色就是超低功耗，適合低功耗的應用 場合。比較兩種方案，方案二外圍電路更加簡單，所以選擇方案二。1.4有效值檢測方案一、直接使用有效值檢測芯片AD637,電路結構簡單，可以

5、直觀的顯示 電路的有效值。方案二、采用峰值檢測電路。電路主要由兩片寬帶運放0PA820和高頻二極 管構成，輔助于電阻和電容，輸出端的濾波電容儲存能量。再通過單片機來進行 有效值的計算顯示。方案一電路能夠很好實現有效值值檢測，方案二電路,測量誤差太大不予考 慮.方案描述及系統框圖系統由運算放大部分、有效值檢測部分、單片機控制顯示部分以及開關電源 部分組成。放大電路由三級放大組成。實驗只提供+5V電源，但實驗中不同的集 成芯片要求的供電電壓不同，因此需要電源轉換電路，利用開關電源將+5V電源 轉換為一5V和15V電壓。單片機經過A/D采樣計算后，由LCD顯示電的電壓有 效值和峰峰值。鍵盤可以實現單

6、片機復位和顯示轉換。D/A轉換A/D轉換鍵盤顯示器放大器的穩定放大器深度負反饋時輸出信號帶有一定的紋波。此時需要在輸出口加一個小 電容,消除高頻的紋波干擾。為抑制干擾，在放大器電源兩端并接電容可以消除。 設計系統各個單元電路間的阻抗匹配，這樣提高了系統的穩定性。將單片機的數 字電源和模擬電路的電源隔開，同時數字地和模擬地電源地一點相連，防止數字 系統的干擾進入模擬系統。實驗測試結果4.1測試條件在普通實驗室條件下，+220V電源供電，負載RL=50Q利用信號發生器提供 輸入信號，用數字示波器對電路的輸入和輸出信號進行測量。4. 2測試儀器直流穩壓電源FDPS-500B型；數字示波器CS-412

7、5A型；函數信號發生器； 數字式萬用表。3測試結果電路各模塊在測試時基本達到設計要求。整體帶寬可達20Hz5MHz，實現 了電壓放大100IO%可步進調節；增益穩定，波動小于3dB；輸出負載50Q, 在題設條件下波形無明顯失真。總結本文所設計的寬帶放大器具有較強的小信號放大能力和很寬的頻帶范圍。題 目所要求的基本要求己經達到，而且完成了部分發揮部分。在調試中采用先分級 調試，然后系統聯調的方法對整個系統進行調試。同時發現，由于實驗環境干擾很多，需要采用很多的防護措施。整個系統要 擺成一條直線，不能將功放部分擺到輸入那邊去了，以免對輸入的干擾造成自激。 信號發生器和數字示波器要插在一個插板上，對著兩臺儀器共地，可以減少外界 的干擾。芯片燒熱后，放大倍數也會變大。我們平時調試的時候都是調了一段時間， 所以