AD603宽带运算放大器论文

AD603宽带运算放大器论文 宽带放大器 摘要:本系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 利用可变增益宽带放大器AD603 来提高增益和扩大,,,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;输入部分采用低噪声,高速运放OP37作跟随器提高输入阻抗，使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激. 一 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 论证与比较 1..放大及增益控制部分 方案一:直接采用高带宽的放大器和电阻网络,其增益调节可以通过调节反馈电阻来控制,其基本电路框图如图一所示.但是它的增益预先设定,调整困难,且增益与放大倍数成非线性变化,实现步进6dB误差较大,精确度不高.故没有选用. (图一) 方案二:采用可编程控制放大器的思想,将输入的交流信号作为高速D/A的基准电压, 在其后加上宽带放大器,可以实现增益的自由选择,但是这种方案对放大器的要求较高, 且 N需要高带宽的运算放大器.若D/A的转换位数为N位,就必须要求能实现2倍放大的运算放大器.方框图见图二. ( 图二) 方案三:使用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器AD603,用控制电压和增益成线性关系的可变增益放大器来实现增益控制.用电压控制增益,便于单片机控制,同时可以减少噪声和干扰. 综上所述,选用方案三,采用电压控制可变增益放大器AD603作为增益控制.AD603是一款低噪声,精密控制的可变增益放大器,温度稳定性好,最大增益误差为0.5dB,满足 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目要求的精度,其增益与控制电压成线性关系,因此,可以很方便的用D/A转换器输出电压来控制放大器的增益. 2.有效值测量部分 方案一:利用高速AD对电压进行采样,将一周期的数据输入单片机,计算其均方根,即 可得到电压有效值,此方案具有抗干扰能力强,设计灵活,精度高的优点,但调试困难,高频时采样困难且计算量大,增加了软件难度. 方案二:采用集成真有效值变换芯片,直接输出被测信号的有效值,可以实现对任意波形的有效值测量,但是芯片价格贵,控制困难. 方案三:对信号进行精密整流,利用电容的充电原理测得峰值,利用峰值和有效值之间的简单换算,计算出有效值.此方案实现简单,调试方便,能够完成设计要求,故被选用. 3.自动增益部分 方案一:AD603级联后加入分立元件可以组成具有自动增益控制的放大电路,其电路如下图三所示.图中由2N3904和R4组成一个检波器,用来检测输出信号幅度的变化.由C1形成自动增益控制电压Vagc,将Vag接入两级级联的AD603的1脚. 由于流入C1的电流随第二级AD603输出信号的幅度大小变化而变化,这使得加在两级放大器1脚的自动增益控制电压随之变化,从而达到自动调整放大器增益的目的. (图三) 方案二:采用模数转换芯片MAX187将输出信号采样到单片机中,与设定值比较,将调整值输出到数模转换芯片MAX531控制AD603的放大倍数,从而实现自动增益控制.此方案控制精确,实现容易,故被选用. 4.系统总体框图 本系统采用电压控制增益的集成电路AD603为核心，由放大部分、D/A转换部分、A/D转换,单片机最小系统(单片机芯片、键盘与显示装置)所组成。放大部分采用两级放大,第一级为主,采用可控增益放大器AD603,第二级主要是为了提高输出电压,采用高速电压反馈型运放OP37.其总体框图如图四所示: 图四(总体框图) 三 具体电路分析 1.输入缓冲及放大部分 由于题目要求输入阻抗>=1KΩ,而AD603的输入阻抗仅为100Ω,要满足要求,必须加入输入缓冲部分以提高输入阻抗;另外,前级电路对整个电路的影响非常大,必须尽量减少噪声.故应采用高速低噪声的运放.实验中采用高速低噪声运算放大器OP37作前级缓冲,它的电源电压范围为4V----22V,具有40M的带宽范围,输入阻抗可以达到3G,,, 完全符合题目要求, 放大部分采用可变增益宽带放大器AD603.AD603是一款低噪声,精密控制的可变增益放大器,温度稳定性高,最大增益误差为0.5dB,它有多种选择模式,当带宽为90MHz时,增益范围为:-10 dB-----+30dB;当带宽为9MHz时,增益范围为 10 dB---50 dB;当带宽为30MHz时,增益范围为0 dB---40 dB.可根据引脚Vout和FDBK的连接方式的变化来选择.由于题目要求带宽范围达到34 dB即可,我们预计选定90MHz的范围,再加上后级的小范围放大就可以达到题目要求.此种方式下输入控制电压U的范围为-0.5--+0.5V,增益和控制电压的关系为:Gain(dB)=40*U+10,可见增益随电压成线性变化. 考虑到AD603的输出电压仅为2伏左右, 而题目要求输出电压要大于等于3V,故应进行第二级放大以提高输出电压,可采用两级三极管进行直接耦合和发射结直流负反馈来构建,,也可直接使用运放来进行放大,考虑到用三级管制作使用元件较多,稳定性较差,且调试困难,我们直接采用运放来实现.选用电压反馈型运放OP37,调节可变电阻的阻值,给它预制一定的放大倍数,使其增益设定为3.16 dB.其电路图可见后面系统总图: 2.峰值检波 为了测量并显示输出信号的有效值,须加入峰值检波电路,最简单的峰值检波电路仅仅由一个二级管和一个电容就可组成,但是为了提高精确度,我们在实验中采用了由运放OP37所构成的峰值检波电路,其电路图如下图五所示.图中,A1组成一线性半波整流电路,A2组成一加法电路,两者构成一线性全波整流电路,后端接上一电容后就实现了峰值检波的目的.此电路稳定性较好,达到了峰值检波的要求. (图五) 3.自动增益控制 自动增益控制的作用是当信号较强时,使其增益自动降低;当信号较弱时,又使其增益自动增高,从而保证输出信号基本稳定,因此在实验中设置自动增益控制电路是很必要的. 峰值检波的输出信号经过AD采样,输入到单片机中,再由单片机数字程控使增益控制在一定值,再经D/A转换产生控制输出电压加到AD603的1脚来控制AD603输入端.实验中AD转换芯片我们采用现有芯片MAX187.它是12位串行芯片,内有高速采样保持器和基准电压源,+5V供电,功耗低,正常工作电压小于1.5mA,最大转换时间为8.5 us,采样时间为1.5 us,采样频率达75ksps,串行数据输出速率可高达5MHz,完全符合题目要求.数摸转换器我们采用MAX531,是考虑到高速转换和转换精度的基本前提,MAX531型数摸转换器是一款低功耗,电压输出型的串行DA,采用14脚双列直插式封装,分辨率为12位二进制数,+5V或5V电源供电,转换时间为25us.因此我们首选此两种芯片. , 4. 键盘输入和数码管显示 根据题目要求,预置增益步进间隔为6 dB,我们采用键盘输入形式,单片机读取键盘输入值,运行程序调节AD603的放大倍数以满足要求,实现增益预置的目的. 为了读出输出信号的有效值,我们加上了数码管显示电路.输出信号经过AD采样后输入到单片机中,单片机运行程序计算出有效值,后输出到数码管显示,以达到观察有效值的目的. 5. 系统总图 (图六) 四 软件系统 本实验的软件的功能是控制实现自动增益控制,读取键盘输入和输出有效值到数码管显示,其软件实现过程为:根据键盘输入的增益调整MAX531的输出从而控制AD603的放大倍数,由MAX187将输出信号的峰值读入单片机内,经处理后送给数码管显示有效值. 五 系统调试 1. 测试仪器 TDS1002型示波器 EE1411型函数信号发生器 自制稳压电源 2.测试过程 (1)输入阻抗:电路的设计保证输入阻抗大于1K,满足题目要求. , (2)输出噪声电压测量:将增益调到34 dB,将输入端短接,测得输出电压峰-峰值为13mV. 满足输出噪声小于1V的要求. (3)最高增益:将输入信号调整到100 mV, 10KHz,改变放大倍数直到信号不能够正确放 大为止,测得最高增益值为34 dB. (4)最大带宽:将增益调整到10 dB,信号幅值调整到100 mV,调整频率直到信号衰减3 dB.为止,测得最大带宽为6MHz. (5)最大增益时带宽:将增益调整到最大34 dB,信号幅值调整到20 mV,测得最终带宽 950K. (6)最大输出有效值测量: 将增益调整到16 dB,频率调整到500KHz,调节电压和增益测 得不失真最大电压为3.9V,达到题目大于3V的要求. (7)增益测量:设定不同的增益值,调整信号频率,测量实际增益值,并与预定值进行比较, 其测量数据如下表所示: 预置增益(dB) 10 10 10 16 16 16 信号频率(KHz) 10 500 800 100 300 700 输入电压(mV) 600 600 600 62.4 61.6 61.6 输出电压(mV) 2160 2560 2560 440 424 416 实际增益(dB) 11.26 12.6 12.6 16.64 16.64 16.59 预置增益(dB) 22 22 22 28 28 28 信号频率(Hz) 100 200 700 100 200 500 输入电压(mV) 61.6 61.6 62.4 28.8 28.8 29.6 输出电压(mV) 816 810 792 820 800 780 实际增益(dB) 22.44. 22.378 22.07 29.277 28.87 28.526 六 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 从指标来看,各方面的指标基本达到了要求,但由于模拟板调试困难,用来测量输出电压有效值的峰值检波电路没有调试成功,致使后面的有效值显示和自动控制增益部分没有达到要求.但总体来看还是很成功的,得到了较高的增益和较小的噪声. 附件: 一 单片机最小系统图 二 程序 #include #include #define COM8279 XBYTE [0x2fff] /*8279命令口*/ #define DAT8279 XBYTE [0x2ffe] /*8279数据口*/ #define COM8155 XBYTE [0x1f00] /*8155命令口*/ #define PA8155 XBYTE [0x1f01] /*8155PA口*/ #define PB8155 XBYTE [0x1f02] /*8155PB口*/ #define PC8155 XBYTE [0x1f03] /*8155PC口*/ #define AD0809 XBYTE [0x7fff ] #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code HELLO[6]={0x00,0x3f,0x38,0x38,0x79,0x76}; /*初始化显示*/ uchar code Table[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F, /*显示字符段*/ 0x66,0x6D,0x7D,0x07, 0x7F,0x6F,0x77,0x7C, 0x39,0x5E,0x79,0x71, 0x01,0x40,0x08}; //16:-up,17:-,18:_ uchar code keytable[]={ /*键盘对应字符表*/ 0x00,0x04,0x08,0x0c,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x01,0x05,0x09,0x0d,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x02,0x06,0x0A,0x0e,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x03,0x07,0x0b,0x0f, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, }; uchar idata dismem[6]={0}; /*字符显示数组*/ uchar idata bcddis[6]={0,0,0,0,0,1}; uchar KbHit=0,ucKey=0,DB=0,N=0; uint VOL=1234; sbit CS=P1^3; /*片选端*/ sbit SCLK=P1^0; /*时钟*/ sbit DIN=P1^1; /*数据口*/ sbit SCLK187=P1^4; /*时钟*/ sbit CS187=P1^5; /*片选端*/ sbit Dout=P1^6; /*数据口*/ uchar bdata HD; uchar bdata LD; sbit HD_7=HD^7; /*高八位*/ sbit HD_0=HD^0; sbit LD_7=LD^7; /*低八位*/ sbit LD_0=LD^0; void READ187(void) { uchar i; SCLK187=0; ; SCLK187=1; ; CS187=0; for(i=0;i<10;i++); SCLK187=1; ; SCLK187=0; HD_0=Dout; for(i=0;i<7;i++) { HD=HD<<1; SCLK187=1; SCLK187=0; HD_0=Dout; } SCLK187=1; ; SCLK187=0; LD_0=Dout; for(i=0;i<7;i++) { LD=LD<<1; SCLK187=1; SCLK187=0; LD_0=Dout; } CS187=1; VOL=(HD*16+LD/16)/1.414; } void WRMAX531( uint dat) { uchar i=0; HD=dat/256; /*取数据高四位*/ LD=dat%256; /*取数据低八位*/ CS=1; /*片选无效*/ SCLK=0; /*时钟为低*/ CS=0; /*片选无效*/ for(i=0;i<8;i++) /*先移空4位和高4位*/ { DIN=HD_7; SCLK=1; /*时钟上升沿*/ HD=HD<<1; /*数据左移1位*/ SCLK=0; } for(i=0;i<8;i++) /*移数据低八位*/ { DIN=LD_7; SCLK=1; LD=LD<<1; SCLK=0; } CS=1; } void D10us(unsigned char x) { unsigned char i; // Unit: 10uS, T=(ucTime*4+6)uS for(i=0;i