專利名稱：數(shù)控增益直流放大器的制作方法
技術領域：
本實用新型所述的數(shù)控增益直流放大器涉及一種可對交直流信號放大的放大器， 尤其涉及一種低噪聲、寬頻帶、增益連續(xù)可調的直流放大器。
背景技術：
目前隨著通信技術和微電子技術的發(fā)展，寬帶放大器已經(jīng)廣泛應用于A/D與D/A 轉換器、有源濾波器、積分器、精密比較器和視頻放大器等各種電路中。寬帶通信技術的不斷發(fā)展對寬帶放大器的要求也越來越高，寬帶放大器以低噪聲、低非線性失真以及良好的匹配性等特點，成為現(xiàn)代無線接入技術和遠程通信系統(tǒng)中的一類極為重要的放大器。傳統(tǒng)寬帶放大器的設計主要采用分立元件，應用場效應管或三極管，采用多級放大電路實現(xiàn)。由于大量采用分立元件，電路比較復雜，工作點難以調整，增益控制和寬頻帶難以實現(xiàn)，尤其是定量調節(jié)增益非常困難。目前，寬帶放大器已經(jīng)可以實現(xiàn)可編程、寬頻帶、 高增益等指標，但如果想同時對低頻以及直流信號精密放大還難以實現(xiàn)。針對上述現(xiàn)有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的數(shù)控增益直流放大器， 從而克服現(xiàn)有技術中所存在的問題是十分必要的。
發(fā)明內容鑒于上述現(xiàn)有技術中所存在的問題，本實用新型的目的是研究設計一種新型的數(shù)控增益直流放大器，從而解決傳統(tǒng)寬帶放大器的設計主要采用分立元件、采用多級放大電路實現(xiàn)。由于大量采用分立元件，電路比較復雜，工作點難以調整，增益控制和寬頻帶難以實現(xiàn)，尤其是定量調節(jié)增益非常困難等問題。本實用新型所述的數(shù)控增益直流放大器是由自動增益控制模塊、控制與顯示模塊、峰值檢測模塊和隔離電路所組成。所述的自動增益控制模塊是由程控運算放大器 NJM2712、可變增益放大器AD603和D/A轉換器AD558所組成。所述的峰值檢測模塊是由峰值檢測芯片AD536和A/D轉換器MAX197。所述的控制與顯示模塊是由AT89C52單片機最小系統(tǒng)、鍵盤和液晶LCD1284所組成。所述的隔離電路是由電壓跟隨器0P37所組成。待放大的信號經(jīng)電壓跟隨器0P37送到程控運算放大器NJM2712，放大后再經(jīng)可變增益放大器 AD603放大后輸出。所述的AT89C52單片機通過控制程控電位器對程控運算放大器NJM2712 進行控制，峰值檢測芯片AD536和A/D轉換器MAX197通過AT89C52單片機對輸出信號的峰值檢測。液晶IXD1284顯示設置或檢測的數(shù)值。本實用新型所述的待放大信號進入電壓跟隨器0P37第2腳，電壓跟隨器0P37第6 腳輸出經(jīng)50 Ω電阻后連接到程控運算放大器NJM2712的第2腳。程控運算放大器NJM2712 第1腳輸出連接到可變增益放大器AD603的第3腳，程控運算放大器NJM2712第1腳還連接IOK程控電位器的一端，IOK程控電位器的另一端連接到程控運算放大器NJM2712第2 腳。程控運算放大器NJM2712第1腳與可變增益放大器AD603的第3腳連接線對地并聯(lián)一個IOK電阻、一個100Ω電阻和一個IOPF電容。所述的可變增益放大器AD603的輸出端第7腳經(jīng)一個50Ω電阻輸出放大后的信號。所述的可變增益放大器AD603的第1腳和D/A轉換器AD558的第14、15、16腳連接。所述的D/A轉換器AD558的第1到第8腳分別連接到 AT89C52單片機的第21到第28腳。所述的AT89C52單片機的第32到第39腳連接到A/D 轉換器MAX197的第7到第14腳。AT89C52單片機的第14、15、16、17腳分別和A/D轉換器 MAX197的第5、2、3、4腳連接。所述的AT89C52單片機的第1到第8腳分別和液晶IXD1284 的第7到第14腳連接。AT89C52單片機的第10、11、12腳分別和液晶LCD 1284的第4、5、 6腳連接。AT89C52單片機第13腳連接到IOK程控電位器的滑動端。所述的A/D轉換器 MAX197的第16腳連接到峰值檢測芯片AD536的第8腳。本實用新型所述的數(shù)控增益直流放大器是一種寬頻帶、低噪聲、增益連續(xù)可調的直流放大器。本實用新型采用的具體技術手段如下一種數(shù)控增益直流放大器，包括自動增益控制，峰值檢測，單片機控制與顯示。所述自動增益控制部分采用程控運算放大器NJM2712接收輸入低頻信號或直流信號，對其進行放大，實現(xiàn)增益粗調；通過D/A轉換器AD558控制可變增益放大器AD603進行增益細調， 實現(xiàn)增益連續(xù)5dB步進可調；所述AT89C52單片機最小系統(tǒng)與自動增益控制部分相連接，以使所述放大信號進入單片機最小系統(tǒng)中。所述放大器中，包括電壓跟隨器0P37，其與程控運算放大器NJM2712連接，實現(xiàn)放大器通頻帶內增益的起伏控制。所述放大器中，包括峰值檢測部分，由AD536和12位A/D轉換器MAX197構成，其與該AT89C52單片機最小系統(tǒng)相連接，以實現(xiàn)輸出信號的峰值檢測。所述放大器中，包括IOK程控電位器，其與該AT89C52單片機最小系統(tǒng)相連接，以實現(xiàn)對放大器增益的手動連續(xù)調節(jié)。所述放大器中，包括液晶顯示IXD1284，其與該AT89C52單片機最小系統(tǒng)相連接， 以顯示輸出信號的電壓有效值。本實用新型提供的數(shù)控增益直流放大器，通過電壓跟隨器0P37與程控運算放大器NJM2712連接，實現(xiàn)了對輸入低頻信號或直流信號在通頻帶內增益手動連續(xù)可調，電壓跟隨器0P37提高了放大器帶負載能力。使用可變增益寬帶放大器AD603與D/A轉換器 AD558連接進行增益細調，實現(xiàn)增益5dB步進。采用AT89C52單片機最小系統(tǒng)完成對電壓有效值的液晶顯示及數(shù)據(jù)控制。在整個單輸入、單輸出系統(tǒng)中，各個芯片之間不加電容，保證交流信號放大同時，直流信號也能得到放大。整個系統(tǒng)具有電路簡單，成本低的特點。本實用新型所述的數(shù)控增益直流放大器實現(xiàn)了在通頻帶內增益手動連續(xù)可調，前級加一個電壓跟隨器0P37，以提高帶載能力；通過D/A轉換器AD558控制可變增益放大器 AD603進行增益細調。NJM2712與AD603兩極連接，實現(xiàn)增益連續(xù)步進可調。由峰值檢測芯片AD536和A/D轉換器MAX197構成峰值檢測部分，其與AT89C52單片機最小系統(tǒng)相連接， 實現(xiàn)輸出信號的峰值檢測。AT89C52單片機控制與顯示部分通過鍵盤輸入設置并由液晶 LCD1284顯示相關設置實現(xiàn)人機交互。該放大器能夠放大直流信號和變化的交流信號，可廣泛用于通信、傳感器、儀表的信號放大。

本實用新型共有三幅附圖，其中[0017]圖1是數(shù)控增益直流放大器的系統(tǒng)總體設計框圖；圖2是數(shù)控增益直流放大器的增益控制電路圖；圖3是數(shù)控增益直流放大器中峰值檢測與單片機控制電路圖。
具體實施方式
本實用新型的具體實施例如附圖所示，所述的數(shù)控增益直流放大器是由自動增益控制模塊、控制與顯示模塊、峰值檢測模塊和隔離電路所組成。所述的自動增益控制模塊是由程控運算放大器NJM2712、可變增益放大器AD603和D/A轉換器AD558所組成。所述的峰值檢測模塊是由峰值檢測芯片AD536和A/D轉換器MAX197。所述的控制與顯示模塊是由 AT89C52單片機最小系統(tǒng)、鍵盤和液晶LCD1284所組成。所述的隔離電路是由電壓跟隨器 0P37所組成。待放大的信號經(jīng)電壓跟隨器0P37送到程控運算放大器NJM2712，放大后再經(jīng)可變增益放大器AD603放大后輸出。所述的AT89C52單片機通過控制程控電位器對程控運算放大器NJM2712進行控制，峰值檢測芯片AD536和A/D轉換器MAX197通過AT89C52單片機對輸出信號的峰值檢測。液晶LCD1284顯示設置或檢測的數(shù)值。 本實用新型所述的待放大信號進入電壓跟隨器0P37第2腳，電壓跟隨器0P37第6 腳輸出經(jīng)50 Ω電阻后連接到程控運算放大器NJM2712的第2腳。程控運算放大器NJM2712 第1腳輸出連接到可變增益放大器AD603的第3腳，程控運算放大器NJM2712第1腳還連接IOK程控電位器的一端，IOK程控電位器的另一端連接到程控運算放大器NJM2712第2 腳。程控運算放大器NJM2712第1腳與可變增益放大器AD603的第3腳連接線對地并聯(lián)一個IOK電阻、一個100Ω電阻和一個IOPF電容。所述的可變增益放大器AD603的輸出端第 7腳經(jīng)一個50Ω電阻輸出放大后的信號。所述的可變增益放大器AD603的第1腳和D/A轉換器AD558的第14、15、16腳連接。所述的D/A轉換器AD558的第1到第8腳分別連接到 AT89C52單片機的第21到第28腳。所述的AT89C52單片機的第32到第39腳連接到A/D 轉換器ΜΑΧ197的第7到第14腳。AT89C52單片機的第14、15、16、17腳分別和A/D轉換器 ΜΑΧ197的第5、2、3、4腳連接。所述的AT89C52單片機的第1到第8腳分別和液晶IXD1284 的第7到第14腳連接。AT89C52單片機的第10、11、12腳分別和液晶LCD1284的第4、5、 6腳連接。AT89C52單片機第13腳連接到IOK程控電位器的滑動端。所述的A/D轉換器 ΜΑΧ197的第16腳連接到峰值檢測芯片AD536的第8腳。如圖1所示，本實用新型所提供的數(shù)控增益直流放大器，主要由自動增益控制，峰值檢測，單片機控制與顯示構成。自動增益控制部分由程控運算放大器NJM2712實現(xiàn)增益粗調，8位D/A轉換器AD558控制可變增益放大器AD603進行增益細調，NJM2712和AD603 兩極連接，實現(xiàn)增益連續(xù)5dB步進可調。AT89C52單片機最小系統(tǒng)與自動增益控制部分器相連接，實現(xiàn)對放大器增益的控制。同時單片機最小系統(tǒng)還與峰值檢測、液晶顯示和鍵盤相連，以完成對電壓有效值的液晶顯示及數(shù)據(jù)控制。如圖2所示，通過對NJM2712的理論分析可知，僅一級放大器輸出電壓有效值無法達到2V，所以需要與一射級跟隨器0P37進行連接，以實現(xiàn)負載50 Ω時，輸出電壓達到規(guī)定值。采用高速寬帶低噪運放構成射極跟隨器隔離每一級放大器，并在級間利用50 Ω電阻進行阻抗匹配。如圖3所示，本系統(tǒng)中設計了一個輸出電壓有效值的模塊，采用峰值檢測芯片AD536與12位A/D轉換器MAX197相連，通過單片機最小系統(tǒng)輸出給液晶顯示IXD1284顯示輸出電壓的有效值。同時在系統(tǒng)對地短接的時候采用MAX197對系統(tǒng)的直流偏置進行采樣， 再用AD558輸出直流通過運放對每一級放大進行補償，達到有效去除前級放大器產生的直流零點漂移的目的。 放大器的增益與帶寬成反比，當增益變大時，帶寬必定減小，需要進行相位補償， 因此在放大器的反饋回路的電位器旁并聯(lián)一個相位補償電容，防止產生自激振蕩。
權利要求1.一種數(shù)控增益直流放大器，其特征在于是由自動增益控制模塊、控制與顯示模塊、峰值檢測模塊和隔離電路所組成；所述的自動增益控制模塊是由程控運算放大器NJM2712、 可變增益放大器AD603和D/A轉換器AD558所組成；所述的峰值檢測模塊是由峰值檢測芯片AD536和A/D轉換器MAX197 ；所述的控制與顯示模塊是由AT89C52單片機最小系統(tǒng)、鍵盤和液晶LCD1284所組成；所述的隔離電路是由電壓跟隨器0P37所組成；待放大的信號經(jīng)電壓跟隨器0P37送到程控運算放大器NJM2712，放大后再經(jīng)可變增益放大器AD603放大后輸出；所述的AT89C52單片機通過控制程控電位器對程控運算放大器NJM2712進行控制，峰值檢測芯片AD536和A/D轉換器MAX197通過AT89C52單片機對輸出信號的峰值檢測；液晶 IXD1284顯示設置或檢測的數(shù)值。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)控增益直流放大器，其特征在于所述的待放大信號進入電壓跟隨器0P37第2腳，電壓跟隨器0P37第6腳輸出經(jīng)50 Ω電阻后連接到程控運算放大器 NJM2712的第2腳；程控運算放大器NJM2712第1腳輸出連接到可變增益放大器AD603的第 3腳，程控運算放大器NJM2712第1腳還連接IOK程控電位器的一端，IOK程控電位器的另一端連接到程控運算放大器NJM2712第2腳；程控運算放大器NJM2712第1腳與可變增益放大器AD603的第3腳連接線對地并聯(lián)一個IOK電阻、一個100 Ω電阻和一個IOPF電容； 所述的可變增益放大器AD603的輸出端第7腳經(jīng)一個50 Ω電阻輸出放大后的信號；所述的可變增益放大器AD603的第1腳和D/A轉換器AD558的第14、15、16腳連接；所述的D/A轉換器AD558的第1到第8腳分別連接到AT89C52單片機的第21到第28腳；所述的AT89C52 單片機的第32到第39腳連接到A/D轉換器ΜΑΧ197的第7到第14腳；AT89C52單片機的第14、15、16、17腳分別和A/D轉換器ΜΑΧ197的第5、2、3、4腳連接；所述的AT89C52單片機的第1到第8腳分別和液晶LCD1284的第7到第14腳連接；AT89C52單片機的第10、11、12 腳分別和液晶IXD1284的第4、5、6腳連接；AT89C52單片機第13腳連接到IOK程控電位器的滑動端；所述的A/D轉換器ΜΑΧ197的第16腳連接到峰值檢測芯片AD536的第8腳。
專利摘要本實用新型所述的數(shù)控增益直流放大器，由自動增益控制模塊、控制與顯示模塊、峰值檢測模塊和隔離電路組成；自動增益控制模塊由程控運算放大器、可變增益放大器和D/A轉換器組成。峰值檢測模塊由峰值檢測芯片和A/D轉換器組成?？刂婆c顯示模塊由單片機、鍵盤和液晶組成。本實用新型對程控運算放大器實現(xiàn)了在通頻帶內增益手動連續(xù)可調，前級加一個電壓跟隨器，以提高帶載能力；通過D/A轉換器控制可變增益放大器進行增益細調，兩極連接，實現(xiàn)增益連續(xù)步進可調、輸出信號的峰值檢測、顯示相關設置、人機交互。該放大器能夠放大直流信號和變化的交流信號，可廣泛用于通信、傳感器、儀表的信號放大。
文檔編號H03G3/20GK202026282SQ20112008962
公開日2011年11月2日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權日2011年3月30日
發(fā)明者宋智, 車仁信, 馬馳 申請人:大連交通大學