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基于ATmegal28的可預置程控寬帶直流功率放大電路設計

作者: 時間:2011-11-22 來源:網絡 收藏

  2 系統(tǒng)硬件設計

  2.1 程控放大及直流偏置調整電路

  前級可控增益放大電路采用AD603壓控運放。AD603是一款溫度穩(wěn)定性高、噪聲低、精密控制的可變增益放大器。其通頻帶為90 MHz,基本增益Gain(dB)=40VG+10。其中,VG是壓控輸入電壓,控制電壓范圍為-O.5~+O.5 V,所以該放大器設計增益為-10~+30 dB。從此式還可以看出,以dB作為單位的對數增益和控制電壓之間是線性的關系,只要單片機進行簡單的線性計算就可以控制對數增益,可以很準確地實現增益步進。

  AD603的1、2腳為增益控制差分電壓輸入端,最大增益誤差為0.5 dB,壓控電壓由10位D/A轉換器TLC5615提供。TLC5615的2.5 V基準電壓由精密可調電壓源TL431提供,最大輸出電壓為5 V,輸出電壓分辨率是4.9 mV,所以AD603的分辨率約為O.2 dB。因此,通過單片機內預置數據表可以比較容易地實現增益步進1 dB的預置。為了設計方便,實際設計時把AD603的2腳接入0.6 V固定電壓,1腳電壓由D/A轉換器DAC5615提供,因此要求DAC5615輸出的電壓范圍為O.1~1.1 V,即可滿足要求。

  普通的寬帶放大器一般不包括直流成分,級與級之間通過電容耦合,這樣可以有效地避免各級之間靜態(tài)工作點相互影響。本項目要求放大器放大的信號頻率可延伸至直流,由于實際測試發(fā)現AD603輸出含有與增益無關的直流電壓,因此需要在AD603之后設置一級直流偏置調整電路。實際電路如圖2所示。電路采用精密運放OPA690構成同相比例放大器,因前級電路的零點漂移電壓為正值,需在放大器的反相輸入端加一可調直流偏壓。

  

基于ATmegal28的可預置程控寬帶直流功率放大電路設計

  2.2 帶寬濾波電路

  根據項目需要,設計時采用了DC~5MHz和DC~10 MHz兩種帶寬。綜合考慮帶內增益波動、相位特性、設計難度,以及無源濾波器在高速、高階濾波方面相對于有源濾波器有較好性能的特點,濾波電路由分立元件LC組合而成,采用在通頻帶內起伏最小的巴特沃斯低通濾波器。經測試,7階下截止頻率為5 MHz時,0~4 MHz頻帶內起伏小于1 dB;截止頻率為10 MHz時,O~9 MHz頻帶內起伏也小于l dB。歸一化的7階巴特沃斯低通濾波器的電路圖如圖3所示。

  

歸一化的7階巴特沃斯低通濾波器的電路圖

  根據公式,可計算出截止頻率分別為5 MHz、10 MHz,特性阻抗為50 Ω時的濾波器元件參數。其中,L’、C’為計算得到的值,L、C為對應的歸一化數據,f為濾波器的截止頻率。具體計算結果如表1所列。

  

具體計算結果



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