信号调理电路设计方案详解

1 宽带放大器的设计方案 本设计由直流稳压电源、前置放大电路单元、增益控制部分、功率放大部分、单片机自动增益控制部分几个模块构成。输入部分采用高速电压反馈型运放 OPA642作跟随器提高输入阻抗，并且在不影响性能的条件下给输入部分加了保护电路。使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激。同时利用可变增益宽带放大器AD603来提高增益和扩大 AGC控制范围，通过软件补偿减小增益调节的步进间隔和提高准确度。功率输出部分采用分立元件制作，提高了负载阻值以及输出有效值。控制部分由 51系列单片机、A/D、D/A和基准源组成。整个系统通频带为1kHz～20MHz，最小增益 0dB，最大增益 80dB。增益步进 1dB，60dB以下预置增益与实际增益误差小于0.2dB。不失真输出电压有效值达9.5V，输出 4.5～5.5V时 AGC控制范围为66dB，应用单片机和数字信号处理技术对增益进行预置和控制,AGC稳定性好,可控范围大,完成了设计的所有基本要求并做适当的发挥，使设计更完善。 1总体方案 方案一： 简单的放大电路可以由三极管搭接的放大电路实现,图3.1为分立元件放大器电路图。为了满足增益 60dB的要求，可以采用多级放大电路实现。对电路输出用二极管检波产生反馈电压调节前级电路实现自动增益的调节。本方案由于大量采用分立元件，如三极管等，电路比较复杂，工作点难于调整，尤其增益的定量调节非常困难。此外，由于采用多级放大，电路稳定性差，容易产生自激现象。 方案二： 为了易于实现最大 60dB增益的调节，可以采用 D/A芯片 AD7520的电阻权网络改变反馈电压进而控制电路增益。又考虑到AD7520是一种廉价型的 10位D／A转换芯片，其输出 Vout=Dn×Vref/1024，其中 Dn为10位数字量输入的二进制值，可满足1024挡增益调节，满足题目的精度要求。它由 CMOS电流开关和梯形电阻网络构成，具有结构简单、精确度高、体积小、控制方便、外围布线简化等特点，故可以采用 AD7520来实现信号的程控衰减。但由于AD7520对输入参考电压 Vref有一定幅度要求，为使输入信号在 mV～V每一数量级都有较精确的增益，最好使信号在到达AD7520前经过一个适应性的幅度放大调整，再通过 AD7520衰减后进行相应的后级放大，并使前后级增益积为1024，与AD7520的衰减分母抵消，即可实现程控放大。但 AD7520对输入范围有要求，具体实现起来比较复杂，而且转化非线性误差大，带宽只有几 kHz，不能满足频带要求。 方案三： 根据题目对放大电路的增益可控的要求，...