摘  要: 設(shè)計(jì)了一種增益連續(xù)可調(diào)的寬帶直流放大器， 通過(guò)單片機(jī)AT89S52 控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLV5638來(lái)改變可變?cè)鲆娣糯笃鰽D8336增益的大小， 實(shí)現(xiàn)了增益連續(xù)變化及預(yù)置增益以及顯示的功能; 此寬帶直流放大器電壓增益在0 dB~ 60 dB連續(xù)可調(diào)， 3 dB通頻帶0~ 10MH z， 其中在0 ~ 9MH z通頻帶內(nèi)增益起伏 1 dB， 輸出電壓正弦波有效值Vo  10 V 并無(wú)明顯失真。

　　在實(shí)際電路中， 一般采用放大器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大， 要求其線性好， 具有足夠的增益來(lái)抑制后級(jí)電路的噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響， 且增益連續(xù)可調(diào)， 當(dāng)輸入信號(hào)范圍大時(shí)，能自動(dòng)控制增益，輸出穩(wěn)定的信號(hào)。綜合考慮以上幾個(gè)方面， 提出了實(shí)現(xiàn)方案， 具體電路， 給出了仿真測(cè)試結(jié)果。

　　1  系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

　　系統(tǒng)分為信號(hào)處理和控制電路兩部分。信號(hào)處理電路主要由跟隨器模塊、可變?cè)鲆娣糯笃麟娐泛凸β史糯箅娐方M成。前級(jí)放大模塊采用超高速運(yùn)放THS3001。可變?cè)鲆娣糯笃鞑捎肁D8336，其在60dB 的增益范圍提供100 MH z帶寬，并且易于DAC控制。輸出部分采用分立的高頻元件組成能調(diào)節(jié)輸出阻抗的功率放大網(wǎng)絡(luò)，提高帶負(fù)載能力；系統(tǒng)通過(guò)AT89S52實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，將鍵盤(pán)和ALPS 旋鈕輸入信號(hào)通過(guò)DAC 輸出，以控制AD8336 的放大增益，實(shí)現(xiàn)增益連續(xù)可調(diào)。系統(tǒng)框圖1所示。

圖1  系統(tǒng)整體框圖

　　2  硬件設(shè)計(jì)

　　2. 1  前級(jí)跟隨電路

　　前級(jí)跟隨電路以THS3001為， 它具有高達(dá)6 500 V / s的轉(zhuǎn)換速率， 420MH z的- 通頻帶和良好的帶內(nèi)平坦度， 在110MH z時(shí)， 增益僅下降0. 1 dB。

　　它有效地增大了輸入阻抗。設(shè)計(jì)跟隨模塊見(jiàn)圖2。

圖2  跟隨電路

　　2. 2  增益放大電路

　　增益放大模塊由AD8336超高頻寬帶放大集成電路及外圍電路組成， 將前級(jí)THS3001輸出的信號(hào)進(jìn)行放大， 放大信號(hào)通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)AD8336的增益大小， 根據(jù)不同的要求可以實(shí)現(xiàn)增益連續(xù)變化、穩(wěn)定增益變化和預(yù)置增益等功能。

圖3  增益控制模塊

　　2. 3  單片機(jī)增益預(yù)置控制電路

　　控制模塊采用單片機(jī)AT89S52， 通過(guò)控制TLC518輸出的兩路電壓差來(lái)調(diào)節(jié)AD8336的增益，從而實(shí)現(xiàn)0 dB 到60 dB 連續(xù)可調(diào)的增益控制。控制電路如圖4所示。

圖4  單片機(jī)控制模塊

　　3  軟件設(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)基于模塊化和層次化的設(shè)計(jì)原則， 模塊包含液晶模塊、鍵盤(pán)掃描模塊， 串口驅(qū)動(dòng)模塊、DA控制模塊， 主程序采用狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。主程序通過(guò)鍵盤(pán)掃描的形式判斷各個(gè)按鍵的狀態(tài)， 并將按鍵的狀態(tài)存儲(chǔ)到一個(gè)先入先出的緩沖區(qū)， 等待系統(tǒng)的處理， 增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)按鍵的處理能力。系統(tǒng)主程序見(jiàn)圖5。

圖5  程序流程圖

　　4  仿真與測(cè)試

　　4. 1  增益通頻帶仿真測(cè)試

　　將設(shè)計(jì)電路采用Tina軟件進(jìn)行仿真， 設(shè)VG ain為- 0. 122 4 V， 仿真結(jié)果如下， 分析可得， 3 dB通頻帶大于0~ 10MH z; 在0~ 9MHz通頻帶內(nèi)增益起伏 1 dB。

圖6  通頻帶仿真結(jié)果

　　4. 2  測(cè)試

　　用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生10mV ( 0H z)的直流信號(hào)， 接到寬帶直流放大器的輸入端， 調(diào)節(jié)增益旋鈕， 使放大器增益為60dB， 采用示波器察看輸出端的波形是否為直流形式， 并讀出其幅度。測(cè)試數(shù)據(jù)如表4所示， 由測(cè)試數(shù)據(jù)可知， 設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了直流放大器的設(shè)計(jì)。

表1  直流測(cè)試

　　5  結(jié)語(yǔ)

　　根據(jù)數(shù)字系統(tǒng)對(duì)寬帶直流放大器的要求， 介紹了一種基于AD8336的寬帶直流放大器的設(shè)計(jì)過(guò)程和仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明， 采用該設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)增益的預(yù)置以及連續(xù)可調(diào)， 基本能滿足寬帶直流放大器的應(yīng)用需要。