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1、 目录摘要IABSTRACTII第一章 前言11.1概述11.2宽带直流放大器的应用前景11.3 课题研究的主要工作21.3.1 课题研究内容21.3.2 预期目标21.3.3本课题研究的难点3第二章 系统整体设计方案42.1 宽带直流放大器的基本原理42.2 主要模块比较与选择42.2.1 主放大器方案比较与选择42.2.2 增益控制电路方案的比较与选择52.2.3 功率放大电路方案的比较与选择62.2.4 后级放大电路的比较与选择62.2.5 有效值测量电路的比较与选择62.2.6 稳压电源部分的比较与选择72.2.7 数据处理和控制核心选择72.3 系统框图设计7第三章 理论分析与计算9
2、3.1 宽带增益积93.2 通频带内增益起伏控制103.3 线性相位113.4 抑制直流零点漂移113.5 放大器稳定性12第四章 系统硬件电路设计134.1 跟随、反相电路的设计134.2 差分放大电路的设计144.3 增益控制电路的设计154.4 补偿电路的设计154.5 后级功率放大电路的设计164.6 各级增益控制的设计164.7通频带选择网络的设计174.8 程控放大电路的设计184.9 电源模块的设计18第五章 系统软件设计205.1 STC89C51RC/RD+系列单片机简介205.2 stc89c52的定时/计数器编程的相关寄存器介绍215.2.1定时器/计数器方式控制寄存器T
3、MOD215.2.2 定时器控制寄存器TCON215.2.3 中断允许控制寄存器IE225.3 软件流程图22第六章 系统测试246.1 测试使用仪器与设备246.2测试方案与测试结果246.2.1 测试方法246.2.2 测试结果与分析246.2.3 误差产生原因266.3 设计和调试中遇到的问题266.3.1 带宽增益积276.3.2 通频带内增益起伏控制276.3.3 抑制直流零点漂移286.3.4 放大器稳定性29第七章 结束语30参考文献31致 谢32宽带直流放大器的设计摘要本作品基于压控放大器设计，由前级放大模块、增益控制模块、后级功率放大模块、A/D(D/A)模块、显示模块和电源
4、模块组成。采用STC89c52单片机作为微控制器，以可编程增益放大器AD603为放大电路的核心，设计并制作了具有增益预置和程控等功能的宽带直流放大器及所使用的直流电源。由AD603级联组成增益放大器，实现增益-2060dB范围内可按5dB步进调节或连续可调，且在09MHz通频带内增益起伏在1dB以下;互补三极管射级跟随高功率输出在50负载上最大输出电压有效值Vo10V,波形无明显失真;功放输出信号经有效值检波后，通过10位A/D转换芯片TLC1549，将模拟电压的有效值转换成数字信号，并送微控制器实现增益预置与显示。作品通过实验完成，并制作成实物。设计采用压控增益器件AD603，进行合理的级联
5、和阻抗匹配，加入后级功率输出，并能进行预置和控制，稳定性好，可控范围大。整个作品制作成本低、功耗小，除个别指标未能达到设计要求外，其它全部达到设计要求。关键词：压控放大器 AD603 程控增益 直流放大The Design of Wideband DC AmplifierABSTRACTThis work is based on pressure controlled amplifiers, A former design amplifier module and gain control module, the power amplifier module, A/D (D/A) module
6、, display module and power supply module. STC89c52 adopts single-chip microprocessor controller, with a programmable gain AD603 amplifier for amplifying circuit, the core of which is preset and gain the function such as programmed-control dc amplifier and use of broadband of dc power supply. By AD60
7、3 cascade composition gain amplifiers, realize gain - 20 60dB range according to 5dB step regulation or continuous adjustable, and in 0 9MHz bandpass within 1dB below; and gain in Complementary triode shot with high power output level 50 largest load voltage waveform 10V experiment.it Vo RMS, withou
8、t apparent distortion, The power output signal detection, the RMS by 10 A/D conversion chip TLC1549, simulation of the RMS voltage conversion into digital signals, and realize gain preset with micro-controller.Through experiments, and complete works into real. Design using pressure control, reasonab
9、le AD603 device gain the impedance matching, and join the power output, and preset and control, good stability, controllable scope. The work of low cost, low consumption, in addition to the individual indexes to meet the design requirements, all other to meet the design requirements.KEY WORDS:Pressu
10、re controlled amplifiers；AD603；program-controlled gain；integrated operational amplifier第一章 前言1.1概述 放大器能把输入信号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。放大器的原理是高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放
11、大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。 高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180；丙类放大器电流的流通角则小于180。乙类和丙类都适用于大功率工作丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器
12、大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。1.2宽带直流放大器的应用前景随着微电子技术的发展，人们迫切地要求能够远距离随时随地迅速而准确地传送多媒体信息。于是，无线通信技术得到了迅猛的发展，技术也越来越成熟。而宽带放大器是上述通信系统和其它电子系统必不可少的一部分。由此可知，宽带放大器在通信系统中起到非常重要的作用，于是人们也对它的要求也越来越高。直宽带放大器在科研中具有重要作用，宽带运算放大器广泛应用于AD转换器、DA转换器、有源滤波器、波形发生器
13、、视频放大器等电路。例如在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。因此宽带直流放大器应用十分广泛，有非常好的市场前景。 宽带直流能够放大直流信号或变化极其缓慢的交流信号，它广泛应用于自动控制仪表，医疗电子仪器，电子测量仪器等。目前在无线通信、移动电话、卫星通信网、全球定位系统(GPS)、直播卫星接收(DBS)、ITS通信技术及毫米波自动防撞系统等领域有着广阔的应用前景，在光传输系统中，宽带直流放大器也同样占有重要地位。在无线通信、电子战、电磁兼容测试和科学研究等领域，对射频和微波宽带放大器有极大需求，且这些领域对宽带放大器要求各不相同，特别是在通信系统和电子战系统的应用中，对宽带低噪声和
14、功率放大器的性能指标有特殊要求。在设计上传统窄带放大器的端口匹配，一般是按照低噪声或者共扼匹配来设计的，以此获得低噪声放大器或者最大的输出功率。但是，在宽带的条件下，输入输出阻抗变化是比较大的，此时使用共扼匹配的概念是不合适的。这些电路要求运算放大器具有较高的频带宽度，电压增值。为此，以可变增益放大器AD603为核心，设计一种可编程宽带运算放大器。1.3 课题研究的主要工作1.3.1 课题研究内容 本课题基于压控放大器设计，由前级放大模块、增益控制模块、后级功率放大模块、A/D(D/A)模块、显示模块和电源模块组成。采用STC89c52单片机作为微控制器，以可编程增益放大器AD603为放大电路
15、的核心，设计并制作了具有增益预置和程控等功能的宽带直流放大器及所使用的直流电源。由AD603级联组成增益放大器，实现增益-2060dB范围内可按5dB步进调节或连续可调，且在09MHz通频带内增益起伏在1dB以下；互补三极管射级跟随高功率输出在50负载上最大输出电压有效值Vo10V，波形无明显失真;功放输出信号经有效值检波后，通过10位A/D转换芯片TLC1549，将模拟电压的有效值转换成数字信号，并送微控制器实现增益预置与显示。1.3.2 预期目标 （1）电压增益AV40dB，输入电压有效值Vi20mV。AV可在040dB范围内手动连续调节。 （2）最大输出电压正弦波有效值Vo2V，输出信号波形无明显失真。 （3）3dB通频带05MHz；在04MHz通频带内增益起伏1dB。 （4）放大器的输入电阻50，负载电阻（502）。 （5）设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源。 （6）最大电压增益AV60dB，输入电压有效值Vi10 mV。 （7）在AV60dB时，输出端噪声电压的峰峰值Vonpp0.3V。 （8）3dB通频带010MHz；在09MHz通频带内增益起伏
