论文基于MSP430F169宽带放大器报告定稿.doc

论文基于MSP430F169宽带放大器报告定稿.doc题目:宽带直流放大器学院:电子信息工程学院组员:陈福林张健赖海斌宽带直流放大器摘要:宽放直流放大器主要是解决小信号幅度小、干扰大,线性放大难和提取难度大等问题。本设计是以低功耗MSP430单片机为控制中心,由可变放大器VCA810为核心的放大电路,前级放大电路、后期功率放大电路组成。该放大器具有高增益且连续可调、输出波形无明显失真、有效抑制了零点漂移及噪声问题。且在0〜10MHz的频带内信号可放大。〜51dB,输出信号峰峰值高达lOVo关键词:可控增益;宽带;功率放大;MSP430F169一、系统方案论证与比较1、 带宽直流放大器设计方案方案一:采用集成运算放大芯片级联可构成前级放大电路,末级可以使用功率放大芯片保证功率要求,集成芯片使用简单,电路不复杂,并且精度高,采用此方案可以实现该题的指标。方案二:采用分立元件,利用高频三极管和场强效应管构成多级放大电路,后级用功率器件保证功率输出,通过电压反馈确定增益,它的功率大,可达到该题要求,但此方案电路发杂,并且很容易自激。方案选定:经过方案比较,我们采用方案一,它更容易实现课题的要求指标。2、 电压增益控制设计方案方案一:通过反馈网络控制放大器的电压增益。这种方案电路简单容易实现,改变电阻反馈值来确定电压增益。方案二:在末级放大电路后加衰减网络,对输出电压进行增益控制。这种方案设计要求高,难度大,电路复杂,不容易实现。方案选定:经过方案比较,我们采用方案一。3、 直流稳压源设计方案方案一:采用线性稳压电源,用三端稳压芯片实现稳压电路简单,效率高,电源携带的基波与谐波成分少,对整个系统干扰小。方案二:采用开关电源。此方案效率更高,但电路复杂,现实难度大,并且输出基波与谐波大,带来的干扰也比较大。方案选定:经过方案比较,我们采用方案一。按键显示二、硬件系统设计1、缓冲电路+5V图2缓冲电路设计如下图2,前置放大电路使用电压跟随器实现,如图2所示。考虑到本系统的通频带为。〜10MHz,为避免引入噪声,其输入阻抗必须限定在50〜100之间,若电压跟随器的阻抗为Rj,图2电路的输入阻抗为Rk与Rj并联值。实际电路取Rk=100,则>50o此前置放大电路还具有缓冲、隔离的功能,其电压增益接近于1,运算放大器选用。PA642,此放大器的增益带宽积为400MHzo2、前级固定增益放大电路GND图3前级固定增益放大电路设计如图3,前级固定增益放大电路是用两片OPA690芯片来实现的,它的带宽增益积为500MHz,完全可以满足题目的要求。前级固定增益为20dB,第一个放大器将小信号电压放大2倍,第二个放大器放大5倍。3、可控增益放大电路QV。可控放大电路设计如图4,可控增益放大电路采用增益可控的芯片VCA810,芯片的Vc端是增益控制端,增益满足G(dB)=-40(Vc+1)dB,只要控制Vc的电压,就可以控VCA810芯片的电压放大倍数。题目要求可控在0-60dB内可调。所以Vc在-2V—0V范围内变化。当Vc=-2V时,G(dB)=40dB,前级固定增益为20dB,所以整个系统增益为60dB・Vc是由430单片机控制,考虑到单片机不能输出负电压,所以需要一个电压反向电路。4、电压反向电路图5电压反向电路如图5,是一个由LM358组成的反向比例运算电路,公式为Vbut=—Rf/R,Rf=R,Vbut=—Vin,即电压反向。5、末级功率放大电路末级功率放大电路设计如下图6,考虑到输出要驱动50。的电阻,需要lOVpp的电压,需要70mA的电流。而前级程控VCA810输出电压最大在3Vpp,不能驱动50。负我,所以需要后级功率放大,前级输出为2Vpp时,此级还需要放大5倍才能到达lOVpp的电压值,THS3091可以满足要求,它是电流反馈,带宽增益积是210MHz,最大可输出250mA电流。在查看资料芯片时,Rf=lK,Rg=249Q时,电压放大5倍。6、检波电路D1C1R1300TOA/DluFR2丁300图7检波电路如图7,检波出来的电压值比较大,单片机不能直接处理电压值,所以在检波输出用屯阻分压,送到单片机A/D采样处理在液晶显示。7、电源系统电路UILJ2图9电源系统设计如图8和图9,采用变压器变压、桥式整流、电容滤波、三端集成稳压器稳压获得±5V、±15V、±9V直流电压。三、软件系统设计程序流程图:系统初始化按键提示四、系统功能测试及整体指标1、测试数据⑴输入为20mVpp,不同增益输出幅值测试,测试数据如表1所示:输出电压峰峰值(V)电压增益(dB)(2)系统幅频特性测试。此时输入20mVpp,增益54dBo测试数据