基于VCA822的可編程增益放大器
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2．4 后級功率放大電路
為了增加系統(tǒng)負(fù)載能力，考慮到運(yùn)算放大器AD811自身負(fù)載驅(qū)動能力的限制，這里選用AD8l1配合高頻中小型功率對管2N3904(NPN型)和2N3906(PNP型)(兩功率管特征頻率fT=300 MHz)搭建0CL功率放大器。前級由AD811組成同相放大器，放大倍數(shù)為Av=1+Rf／R3；后級選用功率對管擴(kuò)流構(gòu)成甲乙類功率推挽輸出形式提供負(fù)載驅(qū)動電流。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，輸出端接50 Ω負(fù)載時，無失真的最大輸出電壓峰對峰值達(dá)到18 V。電路原理圖如圖4所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/173242.htm
2．5 數(shù)字檢波
本設(shè)計(jì)中的峰值檢波電路基于信號頻譜搬移理論，由于A／D轉(zhuǎn)換器在單一采樣率進(jìn)行采樣時會出現(xiàn)盲區(qū)頻段，故以2個特殊頻率(雙頻)先后對信號進(jìn)行采樣，提取采樣結(jié)果中的最大值即可得到周期信號峰值。這種方法可兼顧高低頻，適合應(yīng)用于該系統(tǒng)100 Hz～15 MHz的情況。采用A／D轉(zhuǎn)換器MAXl97，利用2個采用率f=50．000 kHz，f2=50．005 kHz互補(bǔ)采樣盲區(qū)，可得到良好采樣效果。設(shè)置A／D采樣率的方波信號由FPGA提供。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)軟件采用模塊化和層次化的設(shè)計(jì)思想。采用模塊化設(shè)計(jì)思想，要對某一子控制器控制，只需調(diào)用相應(yīng)的控制模塊即可。模塊內(nèi)采用層次化設(shè)計(jì)，把底層的硬件接口處理編制為獨(dú)立底層子程序，并向上提供處理數(shù)據(jù)，且對上層功能模塊屏蔽底層硬件接口部分；最后，主程序只需調(diào)用相關(guān)的功能模塊就可方便構(gòu)建系統(tǒng)。
本系統(tǒng)軟件部分主要由單片機(jī)組成，其中主要包括系統(tǒng)初始化、中斷的響應(yīng)和中斷的處理。該設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)以鍵盤的按鍵中斷為主線，通過讀入用戶輸入的鍵值，在相應(yīng)的中斷響應(yīng)函數(shù)中與FPGA中對應(yīng)的控制模塊以總線的方式進(jìn)行及數(shù)據(jù)的交換，觸發(fā)FPGA內(nèi)相應(yīng)的控制時序，實(shí)現(xiàn)對信號的放大和測量。系統(tǒng)軟件流程如圖5所示。
4 數(shù)據(jù)測試
該系統(tǒng)利用數(shù)字合成信號源、雙蹤示波器、仿真機(jī)、交流電壓表進(jìn)行測試。調(diào)節(jié)輸入信號的頻率，并利用交流電壓表記錄輸出電壓的有效值。測試結(jié)果表明，放大器的放大倍數(shù)在10～58 dB內(nèi)9級可調(diào)，-3 dB點(diǎn)為100 Hz～15 MHz，且放大效果穩(wěn)定。對于放大器的AGC功能，將輸入信號頻率固定，改變電壓大小，輸入信號峰值為9 mV～1 V時，可將輸出信號穩(wěn)定在峰值為4．5～5 V的電壓范同內(nèi)，故AGC動態(tài)范圍大于40 dB。預(yù)置放大器放大倍數(shù)58 dB時，輸入端接地，輸出噪聲電壓小于10 mV。
5 結(jié)論
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以VCA822為核心的可控增益寬帶放大器。經(jīng)測試，系統(tǒng)通頻帶為100 Hz～15 MHz，增益10～58 dB內(nèi)9級可調(diào)，且放大器AGC功能的動態(tài)范圍大于40 dB。此外，系統(tǒng)輸入端采用MAX477接成同相放大電路，使得系統(tǒng)輸入電阻達(dá)到MΩ數(shù)量級。后級AD811和分立元件搭建的功率放大電路，提高了系統(tǒng)帶負(fù)載的能力。系統(tǒng)還采用多種抗干擾措施，有效保證放大器精度，并具有良好噪聲和線性。
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