長江大學(xué)電子信息學(xué)院 雷 雨
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基于8051單片機(jī)的可控增益射頻放大器
長江大學(xué)電子信息學(xué)院 雷 雨
【摘要】本文提出了一種由8051單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLV5618A、壓控放大器VCA824和電流型運(yùn)放THS3201組成的小信號可控增益射頻放大器設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)前級通過THS3201實(shí)現(xiàn)10dB固定增益放大,中間級由壓控放大器VCA824級聯(lián)實(shí)現(xiàn)0dB~30dB增益變化,后級由THS3201和繼電器實(shí)現(xiàn)0或者20dB增益變化,達(dá)到10dB~60dB增益范圍可調(diào)。
【關(guān)鍵詞】單片機(jī);射頻放大器;VCA824;THS3201
電子設(shè)備和科研生產(chǎn)中常要利用放大電路將微弱電信號進(jìn)行放大。只有將信號放大到一定幅值才能滿足后級的要求。同時(shí)很多設(shè)備還要求具有一定輸出功率。然而面對多種多樣的放大要求,現(xiàn)在的放大電路難以在頻帶、增益動態(tài)范圍、功率等參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。為此,這里設(shè)計(jì)一種寬帶直流放大器,該直流放大器的頻率從0Hz到10MHz,增益調(diào)節(jié)范圍為10~60dB,后級功率放大電路可輸出7.5V的峰峰值。該系統(tǒng)精度高,可滿足一般生產(chǎn)科研實(shí)驗(yàn)要求。
本系統(tǒng)前級采用固定增益,由寬帶高壓擺率運(yùn)放OPA847實(shí)現(xiàn)10倍增益。中間級通過壓控放大器VCA824實(shí)現(xiàn)0.05~5V/V增益可調(diào)。后級電路通過THS3021實(shí)現(xiàn)10倍固定增益,末級由繼電器切換進(jìn)行5倍增益放大。系統(tǒng)輸入信號頻率為1M~100MHz,信號有效值小于1mV,放大器在工作過程中容易引入噪聲,且系統(tǒng)不穩(wěn)定容易引起自激。因此,本次設(shè)計(jì)前級固定增益放大電路,第一級設(shè)計(jì)較低增益,放大10倍,減小噪聲對系統(tǒng)后級影響,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。系統(tǒng)框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)框圖
2.1前級電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)前級采用THS3201構(gòu)成的反相比例放大電路實(shí)現(xiàn)10dB增益放大。THS3201為電流型運(yùn)放,帶寬為1.8GHz,壓擺率為6700V/μs。前級輸入信號有效值為=1mV,則放大60dB輸出電壓峰峰值為:
則所需末級運(yùn)放壓擺率為:
THS3201完全達(dá)到要求。具體電路如圖2所示。
圖2 前級電路
圖3 增益調(diào)整電路
2.2VCA電路設(shè)計(jì)
中間級通過壓控放大器VCA824級聯(lián)實(shí)現(xiàn)0~30dB增益控制。VCA824為寬帶壓控放大器,10倍增益帶寬為320MHz。通過調(diào)節(jié)VCA824壓控端控制增益實(shí)現(xiàn)增益可調(diào)。Vrf由單片機(jī)控制DA輸出給定電壓,具體電路如圖3所示。
圖4 后級電路
2.3后級電路設(shè)計(jì)
后級電路設(shè)計(jì)通過THS3201構(gòu)成的同相比例電路實(shí)現(xiàn)10倍增益放大,通過繼電器切換進(jìn)行衰減,使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)10~60dB增益范圍可調(diào)。THS3201為電流反饋型運(yùn)放,具有6700V/μs高壓擺率和帶寬,可實(shí)現(xiàn)有效值2V、帶寬100MHz信號輸出。具體電路如圖4所示。
本文利用TI高性能運(yùn)放,采用三級電路設(shè)計(jì),并最終制作了實(shí)際測試電路板,放大器輸入電壓有效值 Vi≤5mV,輸出電壓有效值 Vo≥2V,波形無明顯失真,電壓增益高達(dá)60dB,通頻帶達(dá)60MHz~130MHz。
參考文獻(xiàn)
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雷雨(1993—),男,本科在讀,主要研究方向:電子技術(shù)。
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